不锈钢板激光光束摆动叠焊工艺研究

李 翠 周 丹 孟晓明 叶 兵 王爱华,3

1.武汉华工激光工程有限责任公司激光先进制造技术湖北省重点实验室，武汉,4302232.武汉南瑞电力工程技术装备有限公司，武汉,4304153.华中科技大学材料科学与工程学院，武汉,430074

0 引言

不锈钢叠焊板在冷却设备、大型压力容器等设备中已有着日益广泛的应用[1-3]，而焊接接头是上述设备中承压部位最为薄弱的环节，因此焊接质量成为该类设备制造过程中的关键环节。激光焊接具有焊后无需后处理、焊接变形小、焊接效率高、连续焊接密封性能好和节能环保等优点，非常适用于不锈钢板的非熔透型焊接[4-6]。叠焊板结合面熔宽是确保叠焊接头力学性能的关键指标，但光纤激光非熔透深熔焊焊缝形状为丁字形，焊缝的上部宽、中间平直、底部窄且深，叠焊时结合面熔宽窄，从而导致叠焊接头的抗剪切性能降低。当光斑直径不变时，若仅调整激光功率和焊接速度，则结合面宽度增大的空间有限；通过增大正离焦量或减小负离焦量可以获得较大的表面熔宽，但熔深也会随之大幅减小，很难同时获得合适的熔深和熔宽；通过改变光学配置来增大聚焦光斑直径，结合面熔宽仅有小幅度增大，且需显著增大激光器输出功率来保证焊缝熔深[7]。

此外，激光非熔透焊接过程中常存在匙孔不稳定而导致的工艺型气孔问题[8-9]。目前抑制工艺性气孔的方法主要有激光离焦量控制法[10]、脉冲激光焊接法[11]和双光束焊接法[12]等，虽然上述方法均能抑制气孔的产生，但存在能耗高或工艺复杂繁琐等问题。……