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316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊

2022-02-22

316L不锈钢因其良好的力学性能,低廉的价格,成为最常用的医用材料。脉冲激光焊作为一种精密的连接方法,在医疗器械的制造中发挥着重要的作用。而奥氏体不锈钢热导率小、线胀系数大、焊接过程中由热收缩而引起的工件横向位移、连接时对接缝间隙过大或过小等原因,难以保证焊接质量,薄板对接焊中最易产生的缺陷是烧穿;而且激光焊时在焊缝起焊和收尾处易出现半椭圆形缺口等缺陷。大连理工大学阎小军等针对上述问题试验研究了0. 1mm厚316L不锈钢超薄板脉冲激光焊的工艺参数配合,分析了焊接接头的组织和力学性能。


316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊


一、316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊工艺特点


母材为厚度仅0. 1mm的316L不锈钢超薄板,采用平板对接焊的方式。焊机为国产500W脉冲激光焊机,最小电流为100A,最大频率为100Hz,脉冲宽度为0. 1 ~12ms。试板尺寸为25mmX 12mmX 0.1mm。对接接头用砂纸打磨平整,用丙酮清洗除去表面油污。


通过改变工艺参数焊接试板表明,采用脉冲激光焊时,在选择工艺参数时应遵循“小电流、大脉宽、高速度、高频率”的原则。因为小电流、大脉宽既可以防止因功率密度大造成的局部汽化,又可以降低液态熔池的温度梯度,减小表面张力的不良影响,有利于焊缝成形和接头强度的提高。提高焊接速度有利于减小焊缝起焊和收尾处的半椭圆形缺口尺寸,但对于脉冲激光焊,提高焊接速度,单个焊点之间的重叠率会降低,这样很容易出现焊接缺陷,所以在提高焊接速度的同时必须提高脉冲频率,从而提高单个焊点之间的重叠率,保证焊接质量。


316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊


二、316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊接头的组织特征


焊接接头完全是奥氏体组织,中心是等轴晶而边缘是柱状晶。等轴晶和柱状晶交界处局部有明显分界线。而且焊接热影响区非常窄,几乎看不到。在焊缝中没有发现δ铁素体,这与激光焊时熔池的冷却速率快及合金元素含量有关。


316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊


三、316L不锈钢超薄板的脉冲激光焊接头的力学性能


图3.73所示为316L不锈钢激光焊接头的显微硬度分布。焊缝的硬度较母材的硬度高,焊缝边缘(细小柱状晶区)的硬度比焊缝中心部位(细小等轴晶)的硬度高。
316L不锈钢薄板脉冲激光焊接头拉伸试验表明,母材的抗拉强度为778MPa,焊缝的抗拉强度为739MPa,可达到母材的95%;母材的伸长率为14%,焊缝的伸长率为12%,可达到母材的85%。激光焊接头力学性能降低的原因可能与焊缝中等轴晶和柱状晶交界处产生的分界线有关。

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