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不锈钢板激光焊接变形的原因与对策
来源:顶亮金属 时间:2022-04-10

不锈钢凭借优良的金属特点,广泛应用于航空航天、汽车配件等领域。在不锈钢材料使用过程中激光焊接加工工艺起到非常重要的作用,尤其是汽车行业,车身全部使用焊接工艺连接。不过受到诸多因素的影响,不锈钢板焊接会有变形问题,并且比较难以控制。所以有必要加强对不锈钢板激光焊接变形的研究。

不锈钢板焊接

  不锈钢板焊接

  激光焊接加工工艺介绍

  激光焊接是指使用激光能作为热源融化并连接不锈钢工件的一种焊接方法。激光焊接加工时,激光照射到被焊接材料表面,和它发生作用,一部分被反射、剩下的被吸收,进入材料内部从而完成焊接目标。换句话说,激光焊接就是用经光学系统聚焦后拥有的高功率激光束,照射到被焊材料表面,然后充分利用材料对光能吸收来进行加热等处理的过程,最后经冷却形成焊接接头的一种融化焊接过程。一般来说激光焊接有热导焊与深熔焊两种。

  焊接变形的危害和影响因素

  导致不锈钢焊接变形的主要因素有焊接电流、脉宽及频率遥。焊接电流增加,焊缝宽度也随之增加,逐渐出现飞溅等现象,导致焊缝表面出现氧化变形情况,并伴有粗糙感;脉冲宽度增加,增加焊接接头强度,当脉冲宽度达到一定程度时,材料表面的热传导能量消耗也随之增加,蒸发使得液体从熔池中溅出,导致焊点截面积变小,影响接头强度。焊接频率对不锈钢板焊接变形的影响与钢板厚度等方面息息相关,如针对0.5mm不锈钢板来看,当频率达到2Hz时,焊缝重叠率较高;而当频率达到5Hz时,焊缝灼烧严重,热影响区范围较广,产生变形情况。由此可见,加强对焊接变形的有效控制势在必行。

  避免激光焊接变形的有效办法

  为减少激光焊接变形问题,提高不锈钢板焊接质量,可以从优化焊接工艺参数角度出发。

  积极引进正交实验法

  正交实验法主要是指一种通过正交表分析和安排多因素试验的数理统计方法。其能够利用较少的试验获取有效的结果,并推断出最佳实施方案。同时,还能够进行深入分析,获取更多相关信息,为具体工作提供依据。一般选择焊接电流、脉冲宽度及激光频率等作为重点考察对象,将焊接变形视为指标,将其控制在最小值,并坚持合理原则,将因素水平控制在适当范围内。如对于厚度为 0.5mm 的不锈钢板,电流可以控制在 80~96I/A 之间;频率为 2~5f/Hz之间等。

  正交表的选择

  通常情况下,试验因素水平数应与正交表中的水平数相一致,因素个数应小于正交表中的列数,合理设计正交表能够为后续研究工作提供相应支持和帮助。

  试验结果极差分析

  通过对厚度为0.5mm不锈钢板试验结果来看,每列极差均不相等,证明各要素不同水平具有特殊性,产生的影响也不尽相同,对激光焊接变形影响依次为电流、脉宽及频率,综合各项因素,激光最佳焊接工艺参数应将电流控制85A,脉宽为7ms,频率为3Hz,将焊接工艺参数控制在三个数值能够保障厚度为0.5mm不锈钢板焊接变形最小。

  对于不锈钢板厚度为0.8mm的不锈钢板,在满足焊缝抗拉强度基础上确保变形最小时,应将电流、脉宽及频率等参数分别控制在124A、8ms、4Hz。而厚度为1mm的不锈钢板分别为160A、11MS、5Hz。在激光焊接过程中,焊接人员将各项参数控制在合理范围内,不但能够提高焊接质量和效率,且能够避免钢板变形,满足生产需求。随着科学技术快速发展,控制焊接变形技术也随之发展,如有限元模拟在焊接变形控制中的应用等,通过借助焊接温度及应力避免焊接变形问题,提升不锈钢板应力均衡性,在避免钢板焊接变形的同时,还能够提高焊接质量,从而促进相关领域健康发展。

  激光焊接工艺是一种有效焊接技术,在提高焊接质量等方面发挥着作用显著。不过受到激光电流等因素的影响,不锈钢板激光焊接存在变形等问题。为解决这个问题,焊接人员可以采取正交实验法获取不同厚度钢板最佳工艺参数,结合参数进行焊接工作,不断提高焊接质量,从而最大限度防止不锈钢板变形。