我國汽車工業(yè)對(duì)輕量化、安全、排放、成本控制及燃油經(jīng)濟(jì)性要求越來越高，這就驅(qū)使汽車工業(yè)采用高強(qiáng)鋼板和--些高強(qiáng)度輕量化材料。北京工業(yè)大學(xué)王鵬等采用IPG YLR 6000ST2光纖激光器對(duì)寶鋼生產(chǎn)的車用1. 5mm厚高強(qiáng)鋼板進(jìn)行焊接，并對(duì)焊接質(zhì)量與缺陷進(jìn)行了分析。

一、激光焊接材料及方法

試驗(yàn)材料為寶鋼生產(chǎn)的高強(qiáng)鋼板，抗拉強(qiáng)度為700MPa，厚度為1.5mm。試樣尺寸為100mmX 50mmX 1.5mm, 50mm邊對(duì)接焊，不開坡口。焊接設(shè)備采用IPG公司生產(chǎn)的YLR 6000- ST2激光器，最大輸出功率為6kW，使用200pμm的光纖進(jìn)行傳輸，擴(kuò)束鏡直徑為150mm,焊接頭為Precite公司生產(chǎn)的YW50，焦距為250mm,聚焦光斑直徑為0. 33mm。

焊接前采用丙酮對(duì)焊接部位進(jìn)行清洗，然后將工件固定在自制的焊接夾具上，裝配間隙控制在板厚的1/10以內(nèi)，保證焊縫均勻平整。焊接過程中采用Ar作為保護(hù)氣和等離子體控制氣。焊接中采用的工藝參數(shù)見表3. 27。

焊接前采用丙酮對(duì)焊接部位進(jìn)行清洗，然后將工件固定在自制的焊接夾具上，裝配間隙控制在板厚的1/10以內(nèi)，保證焊縫均勻平整。焊接過程中采用Ar作為保護(hù)氣和等離子體控制氣。焊接中采用的工藝參數(shù)見表3.27。

二、激光焊接工藝參數(shù)對(duì)熔深、熔寬的影響

在激光功率為1~2kW時(shí)，焊縫熔深隨著功率的增大而增加，此時(shí)焊接的主要形式為熱導(dǎo)焊接;當(dāng)激光功率達(dá)到2. 2kW時(shí)，熔深突然增大，這是因?yàn)楹附拥哪Ｊ接蔁釋?dǎo)焊接轉(zhuǎn)變?yōu)樯钊酆附印Ｉ钊酆附幽Ｊ降奶卣魇切】椎某霈F(xiàn)，小孔出現(xiàn)后材料對(duì)激光的吸收率急劇增大，熔深增加;當(dāng)功率達(dá)到一定值，激光的能量過強(qiáng)導(dǎo)致蒸發(fā)金屬也被電離，出現(xiàn)等離子體對(duì)激光的屏蔽作用，熔深反而減小。

熔寬隨激光功率變化的規(guī)律與熔深相似。功率較低時(shí)，熔寬隨功率的逐漸增大而慢慢變寬。當(dāng)功率超過3kW之后，熔寬反而隨功率的增加而減小，可能是因?yàn)榈入x子體對(duì)激光屏蔽作用的加強(qiáng)，導(dǎo)致到達(dá)材料表面的能量降低，熔寬變窄。

相同功率下，熔深隨焊接速度的增加而減小。這是由于隨著焊接速度的增加，激光熱輸人減小，明顯地降低了激光作用到材料表面的能量，因此熔深減小。對(duì)于高強(qiáng)鋼板來說，要增加焊接熔深，可適當(dāng)增大激光功率或降低焊接速度。

三、激光焊接接頭組織特征

激光焊接頭的熱影響區(qū)較窄，截面上表面處熱影響區(qū)寬度約為0.2mm,下表面處約為0. 25mm。焊縫組織均勻細(xì)小，為低碳馬氏體，含有極少量的鐵素體和殘余奧氏體，還有針狀鐵素體存在，有效提高了焊縫橫向的抗拉強(qiáng)度，力學(xué)性能優(yōu)于母材。熱影響區(qū)過熱粗晶區(qū)組織也為低碳馬氏體，但相對(duì)尺寸比常規(guī)電弧焊接頭要小。由于激光焊熱輸人大，冷卻速度快，在焊縫和熔合區(qū)附近容易形成淬冷后的馬氏體組織。熱影響區(qū)細(xì)晶區(qū)發(fā)生完全重結(jié)晶，形成了細(xì)小的鐵素體和馬氏體組織。

四、激光焊接接頭的性能