镀锌钢板搭接光纤激光焊接中搭接间隙的研究.docx

镀锌钢板搭接光纤激光焊接中搭接间隙的研究张帆１李芳１＊王诗恩２王大明２褚卫东２华学明１１上海交通大学激光制造与材料改性重点实验室，上海２００２４０（）２上海拖拉机内燃机有限公司，上海２００４３３摘要研究镀锌钢板搭接激光焊接技术对汽车工业激光焊接具有重要意义。研究了搭接间隙对光纤激光焊接镀锌钢板焊缝成形和接头机械性能的影响，分析了预留间隙法解决镀锌钢板搭接激光焊中高压锌蒸气对焊缝的不良影响的机理，通过实验研究了激光功率和搭接间隙的工艺参数范围。研究结果表明，对于１．３５ｍｍ板厚的ＨＣ２６０ＬＡＤ＋Ｚ１００ＭＢ镀锌钢板搭接激光焊，间隙大于０．１ｍｍ时，可以很好地抑制锌蒸气造成的焊接缺陷；间隙约为０．１５ｍｍ时，焊缝熔深达到最大值；４ｋＷ激光功率对间隙的容忍度较大，对于０．０５～０．２ｍｍ板间间隙都可以得到良好的焊缝。关键词激光光学；光纤激光焊接；搭接焊；预留间隙法；镀锌钢板中图分类号文献标识码ｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＪＬ２０１４４１．１００３０１１ＴＧ４５６．７ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＬａｐＧａｐｉｎＦｉｂｅｒＬａｓｅｒＬａｐＷｅｌｄｉｎｇｏｆＧａｌｖａｎｉｚｅｄＳｔｅｅｌＺｈａｎｇＦａｎ１ＬｉＦａｎｇ１ＷａｎｇＳｈｉｅｎ２ＷａｎｇＤａｍｉｎｇ２ＣｈｕＷｅｉｄｏｎｇ２ＨｕａＸｕｅｍｉｎｇ１１ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬａｓｅｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，烄烌Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ２ＳｈａｎｇｈａｉＴｒａｃｔｏｒａｎｄＩｎｔｅｒｎａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ烆烎ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｌａｓｅｒｌａｐｗｅｌｄｉｎｇｏｆｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌｓｉｎａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓｖｅｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇａｐｏｎｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｅｌｄｉｎｇｓｅａｍａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｓｅｔｔｉｎｇｓｍａｌｌｇａｐｂｅｔｗｅｅｎｆａｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｓｏｎｓｕｐｐｒｅｓｓｉｎｇｄｅｆｅｃｔｓｔｈａｔｃａｕｓｅｄｂｙｚｉｎｃｖａｐｏｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｌａｓｅｒｐｏｗｅｒａｎｄｌａｐｇａｐｉｓａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｏｕｔｃｏｍｅｉｍｐｌｉｅｓｔｈａｔｆｏｒｌａｓｅｒｌａｐｗｅｌｄｉｎｇｏｆＨＣ２６０ＬＡＤ＋Ｚ１００ＭＢｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｗｈｏｓｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓ１．３５ｍｍ，ｇａｐｓｅｘｃｅｅｄｉｎｇ０．１ｍｍｗｉｌｌｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｃａｕｓｅｄｂｙｚｉｎｃｖａｐｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｗｈｅｎｔｈｅｇａｐｉｓａｂｏｕｔ０．１５ｍｍ．Ｇｒｅａｔｅｒｌａｓｅｒｐｏｗｅｒｏｆ４ｋＷ，ｈａｓｂｅｔｔｅｒｔｏｌｅｒａｎｃｅｏｎｇａｐｆｒｏｍ０．０５～０．２ｍｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌａｓｅｒｏｐｔｉｃｓ；ｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ｌａｐｗｅｌｄｉｎｇ；ｇａｐｓｅｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｇａｌｖａｎｉｚｅｄｓｔｅｅｌＯＣＩＳｃｏｄｅｓ１４０．３３９０；１６０．３９００；０６０．３５１０引言方法，电阻点焊虽然工艺较成熟、焊接效率较高，但电阻点焊零部件收到点焊直径的影响，搭接量较大，边缘宽度一般至少大于１６ｍｍ，用钢量较大；同时电阻点焊为接触加工，点焊空间位置限制较多［１－２］。１搭接是将两块或多块金属板材进行部分重叠，在一定宽度的重叠处进行焊接，形成搭接接头的焊接方法。传统的车身框架焊接通常使用电阻点焊的收稿日期：２０１４－０４－０３；收到修改稿日期：２０１４－０５－０８作者简介：张帆（１９９０—），男，硕士研究生，主要从事汽车车身用钢激光焊接方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｋｏｓｌｏｗｓｋｉｚｈａｎｇ＠ｏｕｔｌｏｏｋ．ｃｏｍ导师简介：华学明（１９６５—），男，博士，教授，主要从事焊接电弧物理及高效焊接新技术等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｍｈｕａ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ＊通信联系人。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｆａｎｇ３０２＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ１００３０１１－１中国激光激光焊接的应用很大程度上解决了这些问题，提高了车身的制造精度，而且也符合远程焊接的发展要求，基本上达到了代替电阻点焊的要求［３］。２０００年，美国的主要汽车公司已经将激光焊接应用于约５０％的焊接生产线［１］。随着大功率光纤激光器逐渐进入市场，光纤激光器越来越