SUS304不锈钢薄板激光焊接工艺及接头性能研究

摘要

薄板不锈钢在工业中的应用越来越广泛，尤其是在汽车和航天工业中。在薄板不锈钢的焊接中，采用传统的电弧焊容易产生焊接变形，不能满足工业的使用要求。为了减小薄板不锈钢焊接过程中的变形，一般采用能量密度集中的激光焊，线能量小的TIG焊等焊接方法。本文研究脉冲激光焊焊接厚度为1 mm的SUS304不锈钢薄板时焊接工艺参数对焊缝成形的影响，分析脉冲激光焊焊接SUS304不锈钢薄板缺陷产生的原因与防止措施，研究焊接接头的显微组织和力学性能，并对脉冲激光焊薄板不锈钢的工艺进行优化，为获得综合性能优质的焊接接头提供基本数据。
　　脉冲激光焊接工艺参数之间相互联系，相互制约，需要适宜的参数组合才能获得合格的焊接接头。在各工艺参数中，通过正交试验，发现脉冲频率对焊缝质量的影响最大，选取合适的脉冲频率尤为重要。对于薄板不锈钢的焊接，为了得到成形较好的焊缝，在选取工艺参数时，应遵循小电流，高脉冲频率，大脉宽，高焊接速度的原则。
　　脉冲激光焊接不锈钢薄板时，若焊接工艺设置不当，容易产生气孔、飞溅、咬边等焊接缺陷。对于1mm的SUS304不锈钢薄板，当脉冲频率为15Hz和30Hz时，均不能完全消除工艺气孔，且工艺气孔的形状有圆锥形、不规则形和球形。而当脉冲频率为45Hz时，电流，焊接速度和脉冲宽度不论选取何值，焊缝中均无工艺气孔。当电流为180A时，容易出现焊接飞溅，降低电流至160A以下，能有效的减小焊接飞溅。当焊接速度为800mm/min时，焊缝容易发生咬边，适当降低焊接速度，能减小咬边出现的倾向性。
　　脉冲激光焊接不锈钢薄板时，焊缝显微组织一般都有明显的分层现象，靠近熔合线的区域为细长的树枝晶，这些树枝晶均是有焊缝熔合线指向焊缝中心，近邻熔合线附近树枝晶的焊缝组织为方向各异的细小枝晶，焊缝中心为细小的等轴晶。
　　对于1mm的SUS304不锈钢薄板，离焦量为-1mm，电流为120A～130A，脉冲频率为50Hz～60Hz，脉宽为2.5ms～3.0ms，焊接速度为600mm/min～720mm/min能，能得到焊缝成形和力学性能都较好的焊接接头，接头的抗拉强度可达到母材的95％以上。且当工艺离焦量取-1mm，电流为130A，脉冲频率为50Hz，脉宽为3.0ms，焊接速度为600mm/min时，接头的抗拉强度高于母材的强度，成形和性能均最优。

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1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 薄板不锈钢激光焊的研究现状

1.3 课题研究的主要内容及目标

2 试验材料、设备与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备

2.3 试验过程与试验方法

3 工艺参数对焊缝成形及焊接缺陷的影响

3.1 工艺参数对焊缝形貌及尺寸的影响

3.2 工艺参数对焊接缺陷的影响

3.3 本章小结

4 不锈钢薄板激光焊接接头组织及性能

4.1 接头显微组织分析

4.2 工艺参数对力学性能的影响

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文