SUS304不銹钢脉冲激光焊接头的缺陷及防止措施.doc

不锈钢薄板脉冲激光焊工艺气孔的产生机理及防止措施 李庆，余圣甫，王皓 （华中科技大学 材料学院 湖北 武汉 430074） 摘要：采用不同的工艺参数对SUS304不锈钢薄板进行脉冲激光焊焊接，使用金相显微镜和扫描电镜观察焊缝金相组织和气孔形貌，并对接头进行拉伸试验和微观硬度测试。结果表明：不锈钢激光脉冲焊一般不产生冶金气孔，不当的焊接工艺可产生不规则的和圆锥形两种尺寸较大的工艺气孔，严重降低接头成形质量。适当增大脉冲频率和脉宽可以有效提高焊缝质量，当脉冲频率为15Hz，脉宽为3ms时，焊缝中气孔基本消除。 关键词：SUS304不锈钢；脉冲激光焊；工艺气孔；工艺参数 中图分类号：TG40 文献标志码：A Production mechanism and prevention measurement of the technical porosity in stainless steel sheet pulsed laser welding Liqing，Yu Shengfu， Wanghao (College of Material Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China) Abstract: The SUS304 stainless steel sheet pulsed laser welding was carried out in the different process parameters, with Optical Microscope (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) to observe metallurgical structure and porosity morphology of welding seam, and then the tensile examination and microhardness testing were performed. The results show that, in general, there is no metallurgical porosity in the SUS304 stainless steel sheet pulsed laser welding processing , if the welding process is not suitable, the irregular and conic porosity will be produced, which weakening the welding quality. In this work, the welding quality will be improved as enlarging pulse frequency and pulse width. Especially, the porosity will disappear when 15HZ pulse frequency and 3ms pulse width. Keywords: The SUS304 stainless steel sheet; pulsed laser welding; technical porosity; process parameters. 0 引言 奥氏体不锈钢无磁性，抗腐蚀性能优良，同时具有较高的强度和塑韧性，是应用非常广泛的结构功能一体化材料，但奥氏体不锈钢具有较大的线膨胀系数和较低的热导率 [1-3]。而脉冲激光焊的热输入小，焊接速度快，具有精密的加工性能[4]，适合加工不锈钢薄板等附加值和精度要求较高的产品。但由于工艺的不成熟且薄板构件容易失稳，脉冲激光焊接不锈钢薄板时常出现气孔等缺陷[5-6]。本文研究了脉冲激光焊焊接工艺对气孔等缺陷及力学性能的影响，提出了最大程度上防止常见焊接缺陷的焊接工艺方案。 1 试样制备与试验方法 试验采用SUS304奥氏体不锈钢板，其化学成分如表1所示，屈服强度Rp0.2=抗拉强度Rm=MPa，A=?40mm?1mm。平板对接焊，焊前接头经砂纸打磨并用丙酮清洗，烘干去除水分。试验使用500W的脉冲Nd：YAG激光焊机，光斑直径为0.3-1.0mm。为保证焊缝成形质量，脉冲激光焊接时须综合考虑各参数，共分3个试验组，结合实验结果分析各参数对成形质量的影响，优化焊接工艺，焊接参数见表2。  采用光学显微镜和扫描电镜研究接头的微观组织及焊缝形貌；用电子万能试验机对接头进行拉伸试验，每组做三个试样，取平均值；用HV-1000显微硬度计 2.1