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不鏽鋼板激光焊接變形的研究
時間(jiān):2016-11-10 來源:www.hhhtxtnj.com

不鏽鋼材作為一種新型材料,憑借自身(shēn)具(jù)有耐腐蝕性、成型性等特點,在航空(kōng)航天、汽車配件等領域得到了廣泛應用。而激光(guāng)焊接在不鏽鋼中的應用占據十分重要的位置,特別是汽(qì)車行業,車身全部采用焊接方式連接。但是,受到諸多因素的影響,不鏽鋼板(bǎn)焊接存在變形問(wèn)題、且控製難度較大、不利於相關領域可持續發展。因此,加強對不鏽鋼(gāng)板激光(guāng)焊接變形的研(yán)究具有重要意義。

1激光焊接概述

激光焊接(jiē)主要是指利用(yòng)激光能作為熱源融化並連接工件(jiàn)的(de)一種焊(hàn)接方法。激光焊接過程(chéng)中,激光照射到被焊接材料表(biǎo)麵,與其產生作(zuò)用,一部分被反射、餘下的被吸收,進入材料內部,完成焊接目標(biāo)。簡而言之(zhī),激光焊接的過程是使用經光學係統聚焦後具有的(de)高功(gōng)率激光束(shù),照射到被(bèi)焊材料表麵,然後充分利用材料對光能吸收來進行加熱等處理袁最後經過冷卻形成焊接接頭的一種融化(huà)焊接過程。通常情況下,激光焊(hàn)接(jiē)主要分為熱導焊與深熔焊兩類(lèi)。

2焊接變形產生的危害及影響焊(hàn)接變形的主要因素(sù)

影響焊接(jiē)變(biàn)形的主要因素有焊接電流、脈寬及頻率(lǜ)遙。焊接電流增加,焊(hàn)縫寬度也隨之增加,逐(zhú)漸出現飛濺等現象,導致焊縫表麵出現(xiàn)氧化(huà)變形情況,並伴有粗糙感;脈衝寬(kuān)度增加,使(shǐ)得焊接接(jiē)頭(tóu)強度增加(jiā),當脈衝寬(kuān)度達(dá)到一定程度時,材料表麵的(de)熱傳導能量消耗(hào)也隨之增加,蒸發使得液體(tǐ)從熔池(chí)中濺出,導致焊點截麵積變小,影響接頭強度(dù);焊接頻率對不鏽鋼板焊接變形的影響與(yǔ)鋼板厚度等方麵息息相關,如針對0.5mm不鏽鋼板來看,當頻率達(dá)到2Hz時,焊縫重疊率較高;而當(dāng)頻率達到5Hz時,焊縫灼燒嚴重,熱影(yǐng)響區(qū)範圍較廣(guǎng),產(chǎn)生(shēng)變形情況。由此可(kě)見,加強對焊接變形的有(yǒu)效控製勢在必行。

3避免激光焊(hàn)接變形的有效對策

為了減少激光焊接變形問(wèn)題,提高不鏽鋼板焊(hàn)接質量,可以從優化焊接工藝參數入手,具體操作方法如(rú)下:

3.1積極引進正交實驗法

正交實驗法主要是(shì)指一種(zhǒng)通過正交表分析和安排多因素試驗的數理(lǐ)統計方法。其能(néng)夠利用(yòng)較少的試驗獲取有效的結果,並推斷出最佳(jiā)實施方案。同時,還能夠(gòu)進行深(shēn)入分析,獲取更多相關信息,為具體工作提供依據。一般選擇焊接電流、脈衝寬度及(jí)激光頻率等作(zuò)為重點考察對象,將(jiāng)焊接變形視為指標,將其控製在最小值,並堅(jiān)持合理原則,將因素水平控製在適當(dāng)範圍內。如對於厚度為0.5mm的(de)不鏽鋼板,電流可以控製在80~96I/A之間;頻率(lǜ)為2~5f/Hz之間等。

3.2正交表的選擇

通常情況下,試驗因素水平數應與正交表中的(de)水平數相一致(zhì),因素(sù)個數應小於正交表中的列數,合理設計(jì)正交表能夠為後續(xù)研究工作提供相(xiàng)應支持和幫助。

3.3試驗結果極差分析

通(tōng)過對(duì)厚度為0.5mm不鏽鋼板試驗結果來看,每列極差均不相等,證明(míng)各要素不同水平具有特殊性,產生的影響也(yě)不盡相同,對激光焊接變形影響依次為電流、脈寬及頻率,綜合各項因素(sù),激光最佳焊接工藝參數應將電流(liú)控製85A,脈寬為7ms,頻率為3Hz,將焊接工藝參數控製在三個數值能夠保障厚度為0.5mm不鏽(xiù)鋼板焊接(jiē)變形(xíng)最小。

對於不鏽鋼板厚度為0.8mm的不鏽鋼板(bǎn),在(zài)滿足焊縫抗拉強度(dù)基礎上確保變形最小時(shí),應將(jiāng)電流、脈(mò)寬及頻(pín)率等參數分別控製(zhì)在124A、8ms、4Hz。而厚度為1mm的不鏽鋼板(bǎn)分別為160A、11MS、5Hz。在激光焊接(jiē)過程中,焊接人(rén)員將各項參數控製在合理範圍內,不但能夠提高焊接質量和效率,且能夠(gòu)避(bì)免鋼板變形,滿足生產需求。隨著科(kē)學技術快速(sù)發展,控製焊接變形技術也隨之發展,如有限元模擬(nǐ)在焊接變形控製中的應用等,通過借助焊接溫度及(jí)應力避免焊接變形問題(tí),提升不鏽鋼板應力(lì)均衡性,在避免鋼板焊接(jiē)變形的同時,還能夠提高焊接質量,從而促進相關領域健康(kāng)發展。

4結論

根據上文所述,激光焊接工藝作為一種有效焊接技術(shù),在提高焊接質量等方麵發揮著積極作用。但是,受到激光電流等因(yīn)素(sù)的影響,不鏽鋼板激光焊接存(cún)在變形等問題。對此,焊接人員可以采取正交實(shí)驗法獲取不同厚度鋼板最佳工藝(yì)參數,結合參數進(jìn)行(háng)焊接工作,不斷提高焊接質量,從而最大限度避免鋼板變形情況的發生(shēng)。


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