超薄不锈钢微激光焊接工艺的研究及应用

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超薄不锈钢微激光焊接工艺的研究及应用元素
含量
C
≤0.12
Si
≤1.00
Mn
≤2.00
P
≤0.035
S
≤0.030
Ni
8.0011.00
Cr
17.0019.00
Ti
0.40.80
表1 1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢的化学成分（%）
元素
含量
C
≤0.07
Si
≤1.00
Mn
≤2.00
P
≤0.035
S
≤0.030
Ni
8.0011.00
Cr
17.0019.00
表2 0Crl8Ni9奥氏体不锈钢的化学成分（%）
作者简介：李启波（1987-），男，本科，工艺工程师，研
究方向：汽车、机械设计。
摘要
关键词
：
：
本文采用脉冲激光焊实现0.2mm厚1Cr18Ni9Ti不锈钢板的对接焊，通过实验过程逐步掌握卞不锈钢的激光焊接
工艺及其最佳工艺参数的寻找方法，并通过正交优化设计对工艺参数进行了优化，寻找最佳工艺参数组合～该工艺运用
到十堰市倍力有限公司的304不锈钢管的环焊，进而获得较高焊接质量，提高生产率。
超薄不锈钢；激光焊接；工艺参数
超薄不锈钢微激光焊接工艺的研究及应用
比亚迪汽车股份有限公司 李启波 彭道横
1前言
2 试验材料、设备与试验方法
奥氏体不锈钢以其优良的抗腐蚀、
耐高温和综合机械性能广泛地应用于
机械、化工、核电等行业的焊接结构
中。激光焊接由于具有能量密度高、
焊缝深宽比大、变形热影响区孝焊
缝致密、焊接质量好等特点日益受到
重视。本试验采用激光设备全面研究
了不锈钢的焊接工艺参数，并对焊缝
形状的影响进行了分析，为不锈钢激
光焊接的生产应用提供参考。
试验用材料1为1Crl8Ni9Ti奥氏体
不锈钢，尺寸为30mm×30mm×0.2mm，
其化学成分见表1。试验用材料2为0Cr-
l8Ni9奥氏体不锈钢，尺寸：Φ18mm×
45mm×0.2mm，其化学成分见表2。
本实验采用JHM-1GXY-300E型脉
冲激光焊机。
[1]
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 试验方法
2.3.1 试验条件
2.3.2 正交试验设计
将待焊试样（30mm×30mm×0.2mm
的1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢片）的对接
端面和上表面用600目砂纸打磨，去除
表面氧化层和油污，然后固定在激光
焊接工作台上进行焊接。焊接时采用
氩气进行保护，氩气流量为5L/min，聚
焦镜的焦距为55mm，焊接速度固定
为150mm/min，光斑直径为0.3mm，焊
接电流、脉冲宽度和脉冲频率根据正
交试验表进行组合。
经预试验表明，在光斑直径、焊
接速度、保护气体种类和流量-定的
情况下，影响脉冲激光焊焊接接头焊
接质量的主要因素有焊接电流（I）、
脉冲宽度（T）、脉冲频率（f）和离
焦量。预实验结果表明，焊接电流小
于80A时产生焊缝未焊合的现象，大于
84A时焊缝金属气化严重、发生烧穿；
减小脉冲频率可减少焊缝单位长度的
热量、有助于改善焊缝烧穿，但频率
的减少同时降低了焊点之间的搭接量，
容易产生未熔合缺陷；脉冲宽度减小，
单个脉冲传输给焊缝的热量也减少了，
避免烧穿的发生；但脉冲宽度过小，
脉冲能量也很小，容易导致未焊透；
卞焊接时，若采用负离焦量，由于
激光焦点深入焊件内部，热量集中，
很容易产生烧穿；若采用正离焦量，
激光焦点距离焊件有-定距离，此时
激光能量自上而下输入，焊件接收能
量有-定的层次，热量得到-定的控
制，焊缝成形美观，所以应采用正离
焦量。
在设计正交试验时，把离焦量固
定为合适值，主要对焊接电流、脉冲
宽度和脉冲频率进行正交试验设计。
预试验已经探索出焊接电流的范围为
8084A，脉冲宽度范围为1.82.2ms，
[2]
Research and application of super thin stainless steel micro laser welding process