激光焊接Cr12

1、Nd:YAG脈沖激光焊接Cr12鋼焊道熔深同脈沖能量之間的關(guān)系脈沖激光焊接，關(guān)鍵在于已知焊深要求的情況下，如何選定適合的焊接工藝參數(shù)，本研究是為“SW toll open HP ”脈沖激光機(jī)實(shí)際焊接提供合適的工藝參數(shù)。 研究采用脈沖激光焊接Cr12鋼相同的設(shè)備，材料，工藝參數(shù)、方法（1）。根據(jù)Cr12鋼脈沖激光焊接下，無飛濺允許的最大功率密度測(cè)定結(jié)果（2），可知Pmax0.92Í106 W/cm2 實(shí)際焊接 PPmax。不同的參數(shù)焊接的焊道熔深測(cè)量結(jié)果列于表1-4。表1 不同脈沖能量焊接熔深測(cè)量結(jié)果（1）焊道編號(hào)工藝參數(shù)444546脈沖能量(J)2.02.83.6脈沖寬度（ms）3.

2、03.03.0光斑直徑（mm）0.400.400.40脈沖頻率（Hz）131313焊道熔深（mm）0.200.440.69表2不同脈沖能量焊接熔深測(cè)量結(jié)果（2）焊道編號(hào)工藝參數(shù)5152535455脈沖能量(J)2.83.64.45.26.0脈沖寬度（ms）5.05.05.05.05.0光斑直徑（mm）0.400.400.400.400.40脈沖頻率（Hz）1313131313焊道熔深（mm）0.290.500.710.871.08表3不同脈沖能量焊接熔深測(cè)量結(jié)果（3） 焊接編號(hào)工藝參數(shù)5657585960脈沖能量(J)2.04.06.08.010.0脈沖寬度（ms）3.03.03.03.03.

3、0光斑直徑（mm）0.800.800.800.800.80脈沖頻率（Hz）1313131313焊道熔深（mm）0.060.130.190.241.31表4不同脈沖能量焊接熔深測(cè)量結(jié)果（4） 焊接編號(hào)工藝參數(shù)62636465脈沖能量(J)2.64.06.08.0脈沖寬度（ms）5.05.05.05.0光斑直徑（mm）0.800.800.800.80脈沖頻率（Hz）13131313焊道熔深（mm）0.090.120.190.23根據(jù)表1-4焊接熔深測(cè)量結(jié)果。分別用直線洛倫茲模式擬合關(guān)系列于圖1-4脈沖能量（J）熔深（mm）圖1 44#-46# 熔深同脈沖能量關(guān)系擬合線熔深（mm）脈沖能量（J）圖2

4、 50#-55# 熔深同脈沖能量關(guān)系擬合線熔深（mm）脈沖能量（J）圖3 56#-60# 熔深同脈沖能量關(guān)系擬合線熔深（mm）脈沖能量（J）圖4 62#-65# 熔深同脈沖能量關(guān)系擬合線4條擬合線的數(shù)字表達(dá)式分別為：H1=0.31E-0.42 -(1)H2=0.25E-0.43 -(2) -(3)H4=0.03E + 0.02 -（4) 根據(jù)數(shù)字表達(dá)式14 ，可以得到實(shí)際焊接可采用的工藝參數(shù)，列于表58 。表5 不同熔深需要的脈沖能量焊道熔深mm0.200.250.300.350.400.450.500.550.600.65脈沖能量J2.02.22.32.52.62.83.03.13.33.5

5、tp=3.0ms d=0.40mm F=13Hz表6 不同熔深需要的脈沖能量焊道熔深mm0.200.300.400.500.600.700.800.901.001.10脈沖能量J2.52.93.33.74.14.54.95.35.76.1tp=5.0ms d=0.40mm F=13Hz表7 不同熔深需要的脈沖能量焊道熔深mm0.10.200.300.400.500.600.700.800.901.001.101.201.30脈沖能量J1.227.328.318.789.089.299.459.589.699.789.869.939.99tp=3.0ms d=0.80mm F=13Hz表8 不同

6、熔深需要的脈沖能量焊道熔深mm0.100.150.200.250.30脈沖能量J3.04.86.68.410.1tp=5.0ms d=0.80mm F=13Hz表5表8的數(shù)字表達(dá)式分別為：E1=3.2H1+1.4 -(5)E2=4.0H2+1.7 - -(6)-(7)E4=35.7H4+0.6 -(8)參考資料：1、激光焊接技術(shù)研究組.Nd:YAG脈沖激光焊接Cr12MoV 鋼脈沖能量與熔深的關(guān)系.成都敏捷制造工程有限公司，內(nèi)部資料，2008-6-182、激光焊接技術(shù)研究組.YAG脈沖激光焊接五種模具鋼允許的最大功率密度.成都敏捷制造工程有限公司，內(nèi)部資料，2008-4-11附錄一：脈沖激光焊

7、接Cr12鋼送件單（06）一、目的確定Cr12模具鋼的最佳焊接工藝參數(shù)二、試樣焊接工藝參數(shù)所有焊接參數(shù)列入附表三、試樣說明1、每個(gè)試樣均有編號(hào)，即44465055566062654749因飛濺嚴(yán)重未焊61因功率超過額定功率150w而未焊6667因平均功率>w而未焊、每個(gè)試件都有用同一組參數(shù)焊成的焊縫。、試樣取自焊縫橫斷面。四、檢驗(yàn)要求、測(cè)量焊縫橫斷面形貌尺寸：H-基體熔化區(qū)深度（mm）B-基體熔化區(qū)寬度（mm） h-焊料堆積高度（mm） b-焊料堆積寬度（mm）、每組參數(shù)的三條焊縫形貌尺寸分別給出，、傳導(dǎo)焊、深熔焊焊縫橫剖面宏觀圖片各一張。、焊縫為有缺陷，分別指明氣孔、夾雜物、裂紋等缺陷

8、。、宏觀組織圖片請(qǐng)標(biāo)明放大倍數(shù)。試驗(yàn)焊接參數(shù)選擇表焊縫編號(hào)參數(shù)444546脈沖能量(J)2.002.803.60脈沖寬度(ms)3.03.03.0脈沖頻率(Hz)131313光斑直徑(mm)0.400.400.40狀態(tài)良好裂紋裂紋焊縫編號(hào)參數(shù)505152535455脈沖能量(J)2.602.803.604.405.206.00脈沖寬度(ms)5.05.05.05.05.05.0脈沖頻率(Hz)131313131313光斑直徑(mm)0.400.400.400.400.400.40狀態(tài)裂紋裂紋裂紋裂紋裂紋裂紋焊縫編號(hào)參數(shù)5657585960脈沖能量(J)2.004.006.008.0010.00

9、脈沖寬度(ms)3.03.03.03.03.0脈沖頻率(Hz)1313131313光斑直徑(mm)0.800.800.800.800.80狀態(tài)裂紋良好良好裂紋裂紋焊縫編號(hào)參數(shù)62636465脈沖能量(J)2.604.006.008.00脈沖寬度(ms)5.05.05.05.0脈沖頻率(Hz)13131313光斑直徑(mm)0.800.800.800.80狀態(tài)裂紋良好良好裂紋激光焊接研究組2008-11附錄二：脈沖激光焊接Cr12鋼自熔焊焊縫形貌尺寸測(cè)試結(jié)果一、各焊道焊縫橫剖面形貌尺寸檢測(cè)數(shù)據(jù)1、脈沖寬度tp=3.0ms 脈沖頻率F=13Hz 光斑直徑d=0.4mm試樣編號(hào)焊縫編號(hào)脈沖能量E/J

10、焊縫熔深H/mm表面寬度B/mm半深寬度b/mm凹下深度h/mm4412.000.1940.5970.3240.05320.1940.5910.3130.05630.2090.6040.3110.053平均值0.1990.5970.3160.0544512.800.4390.7740.3240.08620.4530.6810.3200.08330.4400.7140.3190.070平均值0.4440.7230.3210.0804613.600.6890.8430.3460.06620.7510.8810.3900.09630.6430.8170.3390.087平均值0.6940.8470.

11、3580.083曲線圖2、脈沖寬度tp=5.0ms 脈沖頻率F=13Hz 光斑直徑d=0.4mm試樣編號(hào)焊縫編號(hào)脈沖能量E/J焊縫熔深H/mm表面寬度B/mm半深寬度b/mm凹下深度h/mm5012.600.2330.6630.3610.06320.1840.6470.4360.06330.1790.6660.4590.086平均值0.1990.6590.4190.0715112.800.2770.6630.3900.08420.2930.6560.3710.08230.2890.6760.3890.074平均值0.2860.6650.3830.0805213.600.5010.8210.38

12、90.09620.5060.7930.3770.10130.4890.7610.3510.094平均值0.4990.7920.3720.0975314.400.7530.8600.3830.13420.7010.8770.3970.11330.6780.8970.3830.106平均值0.7120.8780.3880.1185415.200.9090.9400.4360.10720.8910.9970.4330.12930.8230.9530.4090.099平均值0.8740.9630.4260.1125516.001.0761.0670.4760.16121.0831.0070.4790.

13、19031.0861.0440.4720.185平均值1.0821.0390.4760.169曲線圖3、脈沖寬度tp=3.0ms 脈沖頻率F=13Hz 光斑直徑d=0.8mm試樣編號(hào)焊縫編號(hào)脈沖能量E/J焊縫熔深H/mm表面寬度B/mm半深寬度b/mm凹下深度h/mm5612.000.0690.4990.276020.0610.4900.331030.0540.5170.3590平均值0.0610.5020.32205714.000.1230.8470.694020.1370.8660.6760.01930.1210.8470.6790平均值0.1270.8530.6830.0065816.0

14、00.1891.0160.6410.05620.1900.9990.6260.07430.2011.0190.5340.077平均值0.1931.0110.6000.0695918.000.2111.0690.7330.07320.2431.0670.6370.08730.2751.0760.5000.086平均值0.2431.0710.6230.08260110.001.2061.4310.3970.16121.4221.3830.4280.14531.3061.4190.3860.119平均值1.3111.4110.4040.142曲線圖4、脈沖寬度tp=5.0ms 脈沖頻率F=13Hz

15、光斑直徑d=0.8mm試樣編號(hào)焊縫編號(hào)脈沖能量E/J焊縫熔深H/mm表面寬度B/mm半深寬度b/mm凹下深度h/mm6212.600.0930.6070.330020.0840.5910.300030.0890.6000.3170平均值0.0890.5990.31606314.000.1260.7770.589020.1160.7690.594030.1140.7590.5810平均值0.1190.7680.58806416.000.2070.8930.6940.04620.1870.9360.7230.04230.1840.9310.7000.032平均值0.1930.9200.7060.0

16、406518.000.2261.0410.6860.05420.2401.0340.7210.08730.2291.0530.7300.071平均值0.2321.0430.7120.071曲線圖二、各焊道焊縫橫剖面宏觀圖片及缺陷圖片1、傳導(dǎo)焊焊縫橫剖面宏觀圖片 （注：深熔焊焊縫均有缺陷故未給出） 63#2、焊縫缺陷宏觀圖片 (注：以下圖片未標(biāo)明的均為100 X) 46# 50# 51# 52# 53# 54# 55# 58# 60#（50 X ） 65#附錄三：Cr12鋼自熔焊數(shù)據(jù)處理結(jié)果試樣編號(hào)脈沖能量E/J熔深H/mm表面寬度B/mm4420.1990.597452.80.4440.723

17、463.60.6940.847脈沖能量（J）熔深H（mm）HEY = A + B * XParameterValueError-A-0.420580.00519B0.309370.0018-R0.99998公式表面寬度B（mm）脈沖能量（J）BEY = A + B * XParameterValueError-A0.284830.00207B0.156257.21688E-4-R0.99999公式試樣編號(hào)脈沖能量E/J熔深H/mm表面寬度B/mm502.60.1990.659512.80.2860.665523.60.4990.792534.40.7120.878545.20.8740.963

18、556.01.0821.039熔深H（mm）脈沖能量（J）HEY = A + B * XParameterValueError-A-0.432550.03327B0.253960.00777-R0.99813公式焊縫橫截面形貌尺寸（mm）脈沖能量（J）BEY = A + B * XParameterValueError-A0.360580.02122B0.115140.00496-R0.99631公式焊縫編號(hào)脈沖能量E/J熔深H/mm表面寬度B/mm5620.0610.5025740.1270.8535860.1931.0115980.2431.07160101.3111.411熔深H（mm）脈沖能量（J）HEModel: Lorentz R2= 0.99604y00.08446(177)0.13448xc10.82567(177)11.70361w1.45041(177)15.00341A6.41455(177)111.84607脈沖能量（J）表面寬度B（mm）BEY = A + B1*X + B2*X2 + B3*X3ParameterValueError-A-0.36340.1664B10.592630.10875B2-0.090830.02018B30.0