不銹鋼板激光焊接變形的研究
前言
不銹鋼材作為一種新型材料，憑借自身具有耐腐蝕性、成型性等特點，在航空航天、汽車配件等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而激光焊接在不銹鋼中的應(yīng)用占據(jù)十分重要的位置，特別是汽車行業(yè)，車身全部采用焊接方式連接。但是，受到諸多因素的影響，不銹鋼板焊接存在變形問題、且控制難度較大、不利于相關(guān)領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展。因此，加強對不銹鋼板激光焊接變形的研究具有重要意義。
1 激光焊接概述
激光焊接主要是指利用激光能作為熱源融化并連接工件的一種焊接方法。激光焊接過程中，激光照射到被焊接材料表面，與其產(chǎn)生作用，一部分被反射、余下的被吸收，進入材料內(nèi)部，完成焊接目標(biāo)。簡而言之，激光焊接的過程是使用經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后具有的高功率激光束，照射到被焊材料表面，然后充分利用材料對光能吸收來進行加熱等處理袁 最后經(jīng)過冷卻形成焊接接頭的一種融化焊接過程。通常情況下，激光焊接主要分為熱導(dǎo)焊與深熔焊兩類。
2 焊接變形產(chǎn)生的危害及影響焊接變形的主要因素
影響焊接變形的主要因素有焊接電流、脈寬及頻率遙。焊接電流增加，焊縫寬度也隨之增加，逐漸出現(xiàn)飛濺等現(xiàn)象，導(dǎo)致焊縫表面出現(xiàn)氧化變形情況，并伴有粗糙感；脈沖寬度增加，使得焊接接頭強度增加，當(dāng)脈沖寬度達到一定程度時，材料表面的熱傳導(dǎo)能量消耗也隨之增加，蒸發(fā)使得液體從熔池中濺出，導(dǎo)致焊點截面積變小，影響接頭強度；焊接頻率對不銹鋼板焊接變形的影響與鋼板厚度等方面息息相關(guān)，如針對0.5mm不銹鋼板來看，當(dāng)頻率達到2Hz時，焊縫重疊率較高；而當(dāng)頻率達到5Hz時，焊縫灼燒嚴(yán)重，熱影響區(qū)范圍較廣，產(chǎn)生變形情況。由此可見，加強對焊接變形的有效控制勢在必行。
3 避免激光焊接變形的有效對策
為了減少激光焊接變形問題，提高不銹鋼板焊接質(zhì)量，可以從優(yōu)化焊接工藝參數(shù)入手，具體操作方法如下：
3.1 積極引進正交實驗法
正交實驗法主要是指一種通過正交表分析和安排多因素試驗的數(shù)理統(tǒng)計方法。其能夠利用較少的試驗獲取有效的結(jié)果，并推斷出最佳實施方案。同時，還能夠進行深入分析，獲取更多相關(guān)信息，為具體工作提供依據(jù)。一般選擇焊接電流、脈沖寬度及激光頻率等作為重點考察對象，將焊接變形視為指標(biāo)，將其控制在最小值，并堅持合理原則，將因素水平控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。如對于厚度為 0.5mm 的不銹鋼板，電流可以控制在 80~96I/A 之間；頻率為 2~5f/Hz之間等。
3.2 正交表的選擇
通常情況下，試驗因素水平數(shù)應(yīng)與正交表中的水平數(shù)相一致，因素個數(shù)應(yīng)小于正交表中的列數(shù)，合理設(shè)計正交表能夠為后續(xù)研究工作提供相應(yīng)支持和幫助。
3.3 試驗結(jié)果極差分析
通過對厚度為0.5mm不銹鋼板試驗結(jié)果來看，每列極差均不相等，證明各要素不同水平具有特殊性，產(chǎn)生的影響也不盡相同，對激光焊接變形影響依次為電流、脈寬及頻率，綜合各項因素，激光最佳焊接工藝參數(shù)應(yīng)將電流控制85A，脈寬為7ms，頻率為3Hz，將焊接工藝參數(shù)控制在三個數(shù)值能夠保障厚度為0.5mm不銹鋼板焊接變形最小。
對于不銹鋼板厚度為0.8mm的不銹鋼板，在滿足焊縫抗拉強度基礎(chǔ)上確保變形最小時，應(yīng)將電流、脈寬及頻率等參數(shù)分別控制在124A、8ms、4Hz。而厚度為1mm的不銹鋼板分別為160A、11MS、5Hz。在激光焊接過程中，焊接人員將各項參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)，不但能夠提高焊接質(zhì)量和效率，且能夠避免鋼板變形，滿足生產(chǎn)需求。隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，控制焊接變形技術(shù)也隨之發(fā)展，如有限元模擬在焊接變形控制中的應(yīng)用等，通過借助焊接溫度及應(yīng)力避免焊接變形問題，提升不銹鋼板應(yīng)力均衡性，在避免鋼板焊接變形的同時，還能夠提高焊接質(zhì)量，從而促進相關(guān)領(lǐng)域健康發(fā)展。
4 結(jié) 論
根據(jù)上文所述，激光焊接工藝作為一種有效焊接技術(shù)，在提高焊接質(zhì)量等方面發(fā)揮著積極作用。但是，受到激光電流等因素的影響，不銹鋼板激光焊接存在變形等問題。對此，焊接人員可以采取正交實驗法獲取不同厚度鋼板最佳工藝參數(shù)，結(jié)合參數(shù)進行焊接工作，不斷提高焊接質(zhì)量，從而最大限度避免鋼板變形情況的發(fā)生。
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