作為一種創(chuàng)新的材料,不銹鋼材因其出色的耐腐蝕和成型特性,在航空航天和汽車配件等多個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。其中,汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)之一,對其制造工藝及質(zhì)量提出了較高要求,尤其是對于不銹鋼這種高強度鋼而言,更應(yīng)該注重加工精度與表面質(zhì)量。
在不銹鋼制造中,激光焊接技術(shù)占據(jù)了至關(guān)重要的地位,尤其在汽車產(chǎn)業(yè)中,車身的連接完全依賴于焊接方法。因此,如何提高不銹鋼板的激光焊接質(zhì)量成為人們重點關(guān)注的課題之一。然而,不銹鋼板焊接受到多種因素的制約,出現(xiàn)了變形的問題,并且控制這些變形具有相當(dāng)?shù)碾y度,這對相關(guān)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了障礙。此外,由于其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,容易出現(xiàn)裂紋和氣孔等缺陷,嚴重時甚至?xí)?dǎo)致工件報廢,給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失。因此,深入研究不銹鋼板在激光焊接過程中的變形顯得尤為關(guān)鍵。
1、關(guān)于激光焊接的簡要描述。激光焊接主要涉及使用激光能量作為熱源來融化工件,并將其連接起來的技術(shù)
關(guān)于焊接的技術(shù)手段。激光焊接屬于熔化焊接技術(shù)范疇。在激光焊接的過程中,激光直接照射到焊接材料的表面,與之互動的部分會被反射掉,而剩余的部分則會被吸收,進入材料的內(nèi)部,從而實現(xiàn)焊接的目標。激光焊接技術(shù)屬于特種加工領(lǐng)域,其特點在于可以在不破壞工件基體的條件下對工件進行快速成型以及高效連接。簡單來說,激光焊接是一種融化焊接技術(shù),它利用光學(xué)系統(tǒng)聚焦后的高功率激光束照射焊接材料的表面,然后充分吸收材料的光能進行加熱等處理,最后冷卻以形成焊接接頭。在大多數(shù)情況下,激光焊接技術(shù)主要可以劃分為熱導(dǎo)焊和深熔焊這兩種類型。
2、探討焊接變形帶來的潛在風(fēng)險以及主導(dǎo)焊接變形的關(guān)鍵因素
焊接變形受到的主要影響因素包括焊接電流、脈沖寬度和頻率遙。隨著焊接電流增大,焊接速度減小以及脈寬調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于弧焊電源后,可以實現(xiàn)對電弧能量進行精確控制。隨著焊接電流的逐漸增大,焊縫的寬度也相應(yīng)地擴大,這導(dǎo)致了飛濺等不良現(xiàn)象逐漸顯現(xiàn),從而使得焊縫表面呈現(xiàn)出氧化變形的現(xiàn)象,并伴隨著粗糙的觸感;隨著脈沖寬度的擴大,焊接接頭的強度也隨之提升。然而,當(dāng)脈沖寬度達到某一特定水平時,材料表面的熱傳導(dǎo)能量消耗會相應(yīng)增加,這會導(dǎo)致液體從熔池中飛濺出來,從而縮小焊點的截面面積,進一步影響接頭的強度;焊接頻率升高,會使金屬液流動更加均勻,從而減少了飛濺和氣孔等缺陷的形成。焊接的頻率與不銹鋼板的焊接變形緊密相關(guān),特別是與鋼板的厚度有關(guān)。例如,對于0.5mm的不銹鋼板,當(dāng)焊接頻率達到2Hz時,焊縫的重疊率會顯著增加;但是,當(dāng)頻率上升至5Hz,焊縫的灼燒現(xiàn)象變得尤為嚴重,導(dǎo)致熱影響區(qū)的范圍擴大,并出現(xiàn)了形變。此外,在實際生產(chǎn)過程當(dāng)中,由于焊接參數(shù)不確定因素比較多,因此會存在著較大的誤差。顯然,對焊接過程中的變形進行嚴格控制是非常必要的。
3、采取有效措施以防止激光焊接過程中的變形。為了降低激光焊接時的變形并提升不銹鋼板的焊接品質(zhì),我們可以考慮優(yōu)化焊接的工藝參數(shù)。
對于厚度為0.8mm的不銹鋼板,在保證焊縫抗拉強度的同時,要確保變形最小化,因此應(yīng)該將電流、脈寬和頻率等參數(shù)分別控制在124A、8ms、4Hz。厚度達到1mm的不銹鋼板的頻率分別是160A、11MS和5Hz。因此,為了保證不銹鋼薄板激光焊焊接質(zhì)量,必須對上述各參數(shù)進行有效調(diào)節(jié)與優(yōu)化。在激光焊接的操作中,焊接工作人員確保所有參數(shù)都在可接受的范圍之內(nèi),這不僅有助于提升焊接的品質(zhì)和效益,還可以防止鋼板發(fā)生變形,從而滿足生產(chǎn)的實際需求。此外,由于不銹鋼本身具有較高熔點以及良好耐腐蝕性能,因此可以有效防止焊接過程產(chǎn)生裂紋,保證焊接工藝穩(wěn)定進行。伴隨著科技的飛速進步,焊接變形控制技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。例如,有限元模擬技術(shù)在焊接變形控制中的應(yīng)用,通過利用焊接溫度和應(yīng)力來避免焊接變形,可以提高不銹鋼板的應(yīng)力均衡性。這不僅可以避免鋼板焊接變形,還可以提高焊接的質(zhì)量,從而推動相關(guān)領(lǐng)域的健康發(fā)展。
如前文所述,激光焊接技術(shù)作為一種高效的焊接方法,在提升焊接品質(zhì)等多個方面都展現(xiàn)出了其積極的效果。尤其是不銹鋼薄板激光焊接過程中,能夠獲得較好的焊縫成型效果。然而,由于激光電流等外部因素的作用,不銹鋼板在激光焊接過程中可能會出現(xiàn)變形等相關(guān)問題。為此,必須要通過控制激光焊接時的溫度和時間來減少或消除焊縫中出現(xiàn)的變形現(xiàn)象。針對這一問題,焊接工作人員可以運用正交實驗設(shè)計方法來確定不同厚度鋼板的最優(yōu)工藝參數(shù),并根據(jù)這些參數(shù)進行焊接操作,以不斷提升焊接質(zhì)量,并最大程度地減少鋼板變形的可能性。