隨著當(dāng)今社會綠色經(jīng)濟的發(fā)展,及對降低能耗要求的提高,低合金高強鋼以其優(yōu)異的綜合性能成為裝備輕量化設(shè)計與制造中的主要結(jié)構(gòu)材料。激光焊接作為一種先進焊接手段,以能量密度大、熱輸入小、焊縫質(zhì)量高、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于低合金高強鋼的焊接中。本文在綜述了低合金高強鋼特點、激光焊接原理、特點及設(shè)備的基礎(chǔ)上,針對低合金高強鋼激光焊接中的塑韌性下降、控制變量過多、激光光斑尺寸較小、等離子體效應(yīng)等問題及其解決方法進行了詳細(xì)論述,以期為低合金高強鋼激光焊接的高質(zhì)量工程化應(yīng)用提供一些建議和思路。 

【文章來源】：材料熱處理學(xué)報. 2020,41(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

焊接方式示意圖

在低合金高強鋼的激光焊接過程中,經(jīng)過聚焦后的激光光斑直徑很小,因此對夾具的精密度要求很高,不然可能會出現(xiàn)激光穿過被焊工件或者偏離焊縫中心的現(xiàn)象,影響焊接質(zhì)量。同時過小的光斑和極高的能量密度使得在焊接過程中深熔匙孔形成時熔融金屬的外流,熔池的波動和極大的溫度梯度,這些都極易造成咬邊等缺陷,其中咬邊缺陷的出現(xiàn)將導(dǎo)致母材有效面積減少和應(yīng)力集中,咬邊邊緣出現(xiàn)淬硬組織極易產(chǎn)生裂紋,極大降低了工件的疲勞強度和斷裂韌性。為了解決此類問題,學(xué)者們對光束模式進行了改善,在不降低激光能量密度的前提下增加激光作用面積,從而降低溫度梯度,減小應(yīng)力集中,而多焦點和旋轉(zhuǎn)焦點技術(shù)就是為改善此類問題而提出的。汪蘇等[39-40]研究了多焦點與旋轉(zhuǎn)焦點技術(shù),其工作原理如圖2所示。利用透鏡與反射鏡的配合,將激光束分解為多道激光,這樣就可以在焊縫處形成多個焦點從而增加激光作用面積,而且可以根據(jù)需求調(diào)整激光焦點位置,如平行分布在焊縫兩側(cè)的光束模式可以增加熔池尺寸,焊接寬焊縫材料,而前后分布在焊縫中心可以通過調(diào)控焦點間的距離影響工件焊接時的能量分布,降低焊接時的溫度梯度,避免咬邊等缺陷的出現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)焦點技術(shù)則通過控制透鏡與反射鏡使其有規(guī)律的運動,從而使得焦點可以做旋轉(zhuǎn)式前進,這樣就可以增大焊縫寬度,降低激光焊接對工件精度的要求,并且有利于焊接過程中熔池氣體的溢出,減小了焊件中產(chǎn)生氣孔的可能性。通過對多焦點和旋轉(zhuǎn)焦點技術(shù)的開發(fā),可以有效增加焦點與被焊材料的接觸面積,在一定程度上可以緩解溫度梯度過高的問題,增加熔池的冷卻時間,緩解了焊接過程中氣孔和咬邊缺陷的產(chǎn)生,所以此類技術(shù)的發(fā)展將極大降低激光焊接中對裝夾精度和焊縫寬度的要求,并能在一定程度上提高焊接質(zhì)量,是未來激光焊接的發(fā)展趨勢之一。3.2 等離子體效應(yīng)控制技術(shù)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]焊接速度對HC420LA低合金高強鋼激光焊接接頭組織與性能的影響[J]. 王艷杰,曹洋,彭云,陳磊.  應(yīng)用激光. 2018(04)
[2]線能量對高強鋼激光填絲接頭組織及性能影響[J]. 周海銘,李柘林,牟楠,楊昊,羅豐華.  激光與光電子學(xué)進展. 2019(03)
[3]熱輸入對超高強鋼DP1000激光焊接接頭微觀組織和斷裂機制的影響[J]. 李龍,李輝,徐梅,徐亞鵬,江海濤,米振莉.  焊接學(xué)報. 2018(07)
[4]熱處理對耐候鋼激光焊接接頭組織及性能影響[J]. 周海銘,李自剛,吳子愷,羅豐華.  材料熱處理學(xué)報. 2018(02)
[5]鋼/鋁異種合金激光深熔釬焊與深熔焊工藝研究進展[J]. 崔麗,盧東琪,王國紅,賀定勇.  航空制造技術(shù). 2018(03)
[6]鋼/鋁異種金屬激光焊接頭界面特性的研究[J]. 王曉虹,谷曉燕,孫大千.  機械工程學(xué)報. 2017(04)
[7]高強鋼激光-電弧復(fù)合焊接接頭熱影響區(qū)韌性研究[J]. 姚博,李彥清,張宏生,劉鳳德,劉雙宇,張宏.  應(yīng)用激光. 2016(06)
[8]激光焊接技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 鄒瓊瓊,龔紅英,黃繼龍,宋春雨.  熱加工工藝. 2016(21)
[9]異種高強度車身鋼激光焊接接頭組織及性能[J]. 李揚,張俊停,史雷鳴,馮順利.  鑄造技術(shù). 2016(10)
[10]激光液態(tài)填充焊的填材熔化與過渡穩(wěn)定性[J]. 彭進,李俐群,林尚揚,鄧洲,張芙蓉.  焊接學(xué)報. 2016(07)



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