不锈钢的光纤激光焊接

日期: 2019-10-22
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在激光焊接应用越来越成熟的情况下,最常见的两种焊接原材料当属碳钢与不锈钢。与碳钢相比,不锈钢具有电阻率高、热导率低、线膨胀系数大等特点,且随着温度的升高线膨胀系数也有相应地提高。不锈钢因其较好的耐蚀性、无毒性、耐摩擦性、高强度、非磁性、易加工性、良好的焊接性等特性被广泛应用于在各个行业。

不锈钢的光纤激光焊接


激光焊有两种分类, 按激光输出时的功率密度大小可分为激光传导焊和激光深熔焊。在热传导焊时,激光功率密度小于1×105W/cm2,在较小的热量下并不能将工件表面的金属瞬间熔化甚至是汽化, 所以只能通过热传导的方式将热能传向金属内部。当在深熔焊中,激光功率密度大于 1×105W/cm2时, 由于获得较大的热量,故金属直接被熔化而形成焊缝。

不锈钢的光纤激光焊接


不锈钢光纤激光焊接与传统焊接相比,可在普通室温条件或特殊条件下同样进行,焊接装备简单。激光聚焦后,功率密度高,实现深熔焊接, 熔深与熔宽比大,最高可达12:1。激光焊强度高、精度高、焊缝热影响区窄、残余应力和变形较小; 并且激光焊速度快、效率高、焊接质量好。

以飞博4000W单腔激光器对Ni-Cr系列304奥氏体不锈钢板进行激光焊接为例,在功率为2000W,焊接速度35 mm/s,离焦量为0mm,保护气体为17L/min,光纤芯径为50um,焊接头配置为100/200的条件下,焊缝表面宏观形貌如下图。由图可以看出,焊缝表面平整、连续,没有出现明显的裂纹和飞溅等缺陷,焊后组织由原始的等轴晶和退火孪晶变为柱状树枝晶组织。经 XRD 衍射分析发现焊缝主要是由树枝状的非平衡凝固奥氏体组织以及少量的 δ 铁素体组成,可显著改善耐晶间腐蚀能力。


不锈钢的光纤激光焊接



不锈钢的光纤激光焊接  不锈钢的光纤激光焊接

焊缝宏观照片                                                                     微观组织 



不锈钢的光纤激光焊接

焊缝组织


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