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钢材激光焊接
2022-03-29
采用传统熔焊方法可以焊接的大部分钢材结构,都可以用激光焊接机进行焊接,这是因为激光焊的热应变区很窄和氢含量很低。用于激光焊的钢材要限定杂质含量,如S、P含量要少,以免焊接中产生结晶裂纹;钢材应经过很好的脱氧(除气)处理以尽量减少气孔,具体的限定条件取决于钢材的厚度和焊接工艺。
很多用传统熔焊方法很难焊或不能焊接的钢材,也可以采用激光焊接,而且不需要特殊的填充材料或预热。不少研究者针对钢材成分和焊接参数对结晶裂纹的影响进行研究并取得进展,通过综合控制焊缝成分和焊接参数可以避免结晶裂纹的产生,此外还应考虑板厚和焊缝形状的影响。给出了一般情况下控制结晶裂纹的焊缝中最小Mn/S比率。
控制结晶裂纹的焊缝中最小Mu/s比率
c含量(质量分数) | 0.06%~0.11% | 0.11%~0.15% | 0.15%~0.18% |
Mu/s | 22 | 40 | 60 |
碳素钢激光焊接
激光焊加热速度和冷却速度非常快,焊接碳素钢时,随着碳含量的增加,焊接裂纹和缺口敏感性也会增加。板厚范围从小于1mm到大于25mm的C -Mn结构钢可以采用激光单道焊,控制成分可以得到高质量的焊缝。激光焊过程中的快速焊接热循环会导致焊缝金属的抗拉强度和硬度过高,因此有必要加人填充材料改变焊缝金属的成分,如果要求较高的断裂韧性或降低淬硬性(低硬度)可进行焊后热处理。
碳素钢激光焊的焊缝碳含量应限制在小于0. 17%范围内。如果为了避免过高的焊缝硬度,碳含量需要进一步限定,或采用较高的热量输入。
目前对民用船体结构钢A、B、C级的激光焊已趋成熟。试验用钢的厚度范围分别为:A级9.5~12.7mm; B级12.
7~19.0mm; C级25.4~28.6mm。在其成分中,钢中碳的质量分数均不大于0.25%,锰的质量分数为0. 6%~1. 03%,脱氧程度和钢的纯度从A级到C级递增。焊接时,使用的激光功率为10kW,焊接速度为0.6~1.2m/min,焊縫除20mm以上厚板需双道焊外均为单道焊。船体用A、B、C级钢的焊接接头抗拉性能良好(均断在母材处)。并具有足够的韧性。
板厚为0.4~2.3mm、宽度为500~ 1280mm的冷轧低碳钢板,用功率1.5kW的CO2激光器焊接,最大焊接速度达10m/min,投资成本仅为闪光对焊的2/3。
镀锡板俗称马口铁,主要特点是表层有锡和涂料,是制作小型喷雾罐身和食品罐身的常用材料。用高频电阻焊工艺,设备投资成本高,并且电阻焊焊缝是搭接的,耗材也多。小型喷雾罐身由厚度约0. 2mm的镀锡板制成,采用1.5kW激光器,焊接速度可达26m min。厚度0.25mm镀锡板食品罐身,用700W的激光功率,焊接速度为8m/min以上,接头的强度不低于母材,没有脆化倾向,具有良好的韧性。某公司用激光焊方法煤接罐头盒纵缝,每秒可焊10条,每条焊缝长120mm, 并可对焊接质量进行实时监测。
和常规的熔焊方法不同的是,低碳钢的激光焊缝中可以包含一些微小的类似于结晶裂纹的缺陷,而一般的熔焊焊缝不允许这类微裂纹存在。细小的类似结晶裂纹这样的缺陷对激光焊缝的总体性能可能影响不大,对于高生产效率的低碳钢非关键部位激光焊来说,焊缝中少量的结晶微裂纹是可以接受的。
上一个: 激光焊机主要技术参数
下一个: 激光焊机原理及分类
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