B340LA高强钢激光填粉焊接研究

发布时间：2020-07-24 03:21

【摘要】：B340LA低合金高强钢是实现汽车轻量化的主选材料之一,同时变截面结构是实现汽车轻量化的有效途径,因此宝钢集团研发了B340LA变厚截面板用于实现汽车轻量化。激光填粉焊接除了具备激光焊接的诸多优点以外,还具有提高激光能量利用率、改善焊接缺陷等特点,可以更好的实现B340LA变厚截面板的连接。通过实时监测激光焊接过程,可以实现自适应激光焊接,加快生产过程的自动化和智能化进程。但是,直接对B340LA变厚截面板进行自适应激光填粉焊接难度较大,所以首先对B340LA高强钢进行激光填粉焊接研究可以加快实现B340LA变厚截面板自适应激光填粉焊接的进程。为了能够实现B340LA高强钢的激光填粉焊接试验,本文搭建了激光填粉焊接系统,并且该系统可以实现光致等离子体光谱的采集。该系统主要包含激光焊接系统、送粉系统和光致等离子体光谱采集系统。为了研究工艺参数对B340LA高强钢激光填粉焊接性能的影响,本文首先设计了多种粉末的正交试验,寻求合适的填充粉末种类;然后在此基础上设计了单一变量试验,分别分析了对接间隙、焊接速度、送粉量对焊缝成形、力学性能等焊接性能的影响。结果:对接间隙和焊接速度对焊接塌陷的影响较大,送粉量对熔宽和力学性能影响大,并且在一定范围内随着送粉量的增加接头拉伸强度增强。针对激光焊接过程中如何实现焊接质量实时监测的问题,本文分别采集了激光未填粉焊接和激光填粉焊接过程中产生的光致等离子体光谱信息。首先对不同激光功率下的光致等离子体的电子温度进行计算,发现未填粉焊时,随着激光功率的增加电子温度逐渐减少,并且在板材熔透时电子温度急剧下降;填粉焊时,未熔透状态下电子温度随着激光功率的增加而减少,熔透时电子温度随着激光功率的增加而增加。然后,对谱线的相对强度变化进行分析,结果显示当激光未填粉焊接过程不稳定出现焊缝不均匀、熔透性不一致时,谱线强度会出现明显波动;在只改变激光功率的激光填粉焊接试验中,测得同一谱线的相对强度越大形成的焊缝宽度越宽。最后,通过对激光填粉焊接产生的Cr元素光谱谱线强度变化趋势与焊缝中的气孔位置作比较,发现波长为399.11nm的CrⅠ谱线可以有效的监测到焊缝中的气孔。论文研究结果对变厚截面板自适应激光填粉焊接的研究具有重要的理论意义及工程应用前景。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG456.7
【图文】：

示意图,填丝焊,激光,示意图

图 1.3 激光填丝焊示意图图 1.4 激光填粉焊示意图图[36]如图 1.4 所示,激光填粉焊接几乎具含了激光填丝焊的基本功能[37]。激光填缺陷的产生，改善焊接接头质量。焊熔化金属填充焊缝间隙，可以获得连续等缺陷的产生，从而改善了焊接接头焊缝。填充的粉末种类可以根据需要进

示意图,填粉,激光,示意图

图 1.4 激光填粉焊示意图图[36]如图 1.4 所示,激光填粉焊接几乎具含了激光填丝焊的基本功能[37]。激光填缺陷的产生，改善焊接接头质量。焊接熔化金属填充焊缝间隙，可以获得连续等缺陷的产生，从而改善了焊接接头的焊缝。填充的粉末种类可以根据需要进程形成新的组织，获得所需要的焊缝组焊接技术对工件焊前加工要求低，这样光致等离子体的控制，易获得稳定的焊致等离子体的能量用于母材和粉末的熔体的吸收波传播距离减少；5.提高激光接过程中，粉末具有更大的表面积，粉收焊件表面反射的激光的同时激光在粉

光致等离子体,图像,电子温度

激光深熔焊时随着熔深的增加光信号在明显上升。段爱琴等熔透或者熔透性差的时候，光信号存在明显波动；当焊缝光信号稳定。除了直接观察分析光信号特征，通过光致等算获得其电子温度和电子密度。Li 等人[74]通过 PCS 传感电子温度判断焊接质量。祁俊峰等人[75]在 CO2激光焊接铝谱谱线计算出不同工艺参数改变下的光致等离子体电子温接速度和保护气都会对光致等离子体的电子温度造成影响。工艺参数对等离子体的电子温度的影响，结果显示，在镁率对等离子体电子温度影响很小，He 气对等离子体具有等离子体电子温度随着焊接速度的增大呈现先增大后减小者利用相机对光致等离子体的光信号进行采集，分析。王军对焊接过程光致等离子的形貌进行采集，并且分析得出其小孔的状态。王小博等[78]利用高速相机拍摄光致等离子体活性剂对光致等离子体积的影响，发现填加卤化物活性剂明显收缩。

【参考文献】