430鐵素體不銹鋼鋼帶光纖激光填絲焊焊接工藝研究(中篇)

2018-04-08 09:25:00???責任編輯: ???0

采用顯微鏡對焊接接頭不同區域進行微觀組織分析。顯微組織的侵蝕采用腐蝕液為:5g FeCl3、10ml HCl與20ml H2O混合溶液。實驗采取顯微維氏硬度測試,所用試驗條件為:加載力0.98N,加載時間10s,在試樣表面以下0.5mm處,從母材至焊縫中心每隔0.1mm取點,各取三個點進行顯微硬度測試,取其平均值,從而獲得焊接接頭各個位置的顯微硬度值。母材與焊接接頭的室溫拉伸試驗試樣形狀尺寸設計參考GB/T228.2002國家標準,焊縫位于試樣的中心,拉伸試驗在WDW-200E微機控制電子式萬能試驗機上進行,最大載荷2.5 t,加載速率2 mm/s。

1.3 試驗設備

1.3.1 激光器

試驗所用激光器為IPG公司生產的型號為YLS-10000的光纖激光器,如圖2(a)所示。其最大輸出功率為10.0 kW,輸出模式為TEM00,連續輸出,激光波長為1070 nm,采用芯徑為0.2 mm光纖進行傳輸。型號YW52的激光焊接頭為Precitec公司生產,如圖2(b)所示。準直鏡和聚集鏡的焦距分別為125 mm和300 mm,激光焦斑處光斑直徑約為0.48 mm。



1.3.2 夾具

由于鋼帶原始狀態呈卷制,在焊前拼縫時不如平直板容易控制裝配間隙和錯邊量,因而對焊接裝配夾具要求非常高,如圖3所示為現場焊接所使用的切割和焊接夾具。



1.3.3 送絲機

送絲機為Fronius TPS4000數字化焊機,由主機和送絲頭組成,可以實現電流、電壓和送絲速度一體化調節。送絲機主機和送絲頭如圖4所示。送絲速度調節范圍為0.5-22 m/min。送絲頭是通過自制固定裝置固定在激光焊接頭上的。為便于調整送絲位置和送絲角度,送絲頭固定裝置的設計可以實現三維調整。



2 試驗結果及分析

2.1 焊縫宏觀形貌

圖5為采用傳統MIG焊得到的焊縫正面和背面熔寬均較大,熱影響區較大,這是由于傳統MIG焊焊速較慢,相對激光焊來說,熱輸入會更大,呈寬而淺的焊縫特征。從圖6和7中可以看到,采用激光焊得到的焊縫外觀均勻且一致,采用激光自熔焊得到的焊縫正面有輕微的凹陷,背面較為飽滿,而采用激光填絲焊得到的焊縫正面和背面均較為飽滿。







圖8為不同焊接方法得到的430鐵素體不銹鋼焊縫橫截面形貌。從圖中可看到,通過激光自熔焊和激光填絲焊均獲得了無裂紋和氣孔,界面結合優良的焊接接頭。激光自熔焊得到的焊縫正面存在最大約0.16mm的凹陷,而激光填絲焊得到的焊縫正面和背面相對更加飽滿。


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