第24卷第6期应用激光Vol.24,No.62004年12月APPLIEDLASERDecember2004Ξ镀锌板激光填丝钎焊3封小松陈彦宾李俐群周善宝(现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨工业大学,哈尔滨150001)提要镀锌板以其优良的抗腐蚀性能而大量应用于汽车工业中,由于锌的熔点和气化温度较低,在焊接加热过程中极易挥发,从而导致气孔、裂纹等焊接缺陷,给镀锌板的焊接带来很大问题。激光填丝钎焊的低热输入与小加热区域的特点可有效解决镀锌板焊接的上述问题。本文研究了激光功率、光斑直径、加热时间等对钎料在镀锌板表面铺展行为的影响,并在此基础上对卷对接接头、对接接头、搭接接头的激光填丝钎焊工艺特点进行了试验研究,分析了镀锌板激光填丝钎焊的主要缺陷及其关键影响因素。关键词镀锌板激光填丝钎焊铺展行为LaserBrazingWithWireFeedofGalvanisedThinSheetsFengXiaosongChenYanbinLiLiqunZhouShanbao(StateLaboratoryofAdvanceWeldingandProductionTechnology,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)AbstractGalvanisedthinsheetsiswidelyappliedinautomobileindustrybecauseofitsfavorablecorrosionresistanceandcost.Thelowmeltingandevaporatingpointofzincmakeitstronglyevaporateduringfusionweldingprocess,andleadtotheproblemsofporesandcrack.Anewtechniqueoflaserbrazingwithautomatedwirefeedwaspresentedinthispaper,whichcansolvetheproblemsofweldinggalvanizedthinsheets.Theinfluenceoflaserpower,spotdiameterandheatingtimeonthewettingandspreadingbehaviorofbrazingfillermetalonthesurfaceofgalvanizedthinsheetswerepresentedatfirst.Moreover,aimingtothebuttedjoint,flangebuttjointandlapjoint,theweldingcharacteristicsoflaserbrazingwithautomatedwirefeedwereinvestigated,themainweldingde2fectswerealsoanalyzedinthispaper.Keywordsgalvanizedthinsheets;laserbrazingwithwirefeed;spreadingbehavior在现代工业生产中,应用抗腐蚀镀层板材的领域越来越广。在众多的钢铁防腐方法中,镀锌是一种非常有效而且经济的方法。大量镀锌板材应用在汽车制造业、建筑业、通风和供热设施以及家具制造业等领域。锌的熔点约为420℃,气化温度为906℃,非常不利于焊接,电弧等热源刚一接触到镀锌板,镀锌层就挥发了。锌的挥发会导致气孔、未熔合及裂纹等诸多缺陷,而且大量锌的挥发会使母材的防腐蚀能力下降。镀锌板焊接最重要的一点就是如何抑制锌蒸气蒸发所带来的焊接质量问题。汽车制造业中常采用MIG钎焊进行镀锌板的焊接,依靠MIG钎焊的低热输入来解决镀锌层大量烧损所带来的问题。但是,MIG钎焊也有其自身的局限性,高速焊接与小电流下电弧的不稳定性限制了它的效率和接头质量,对于外观要求较高的焊缝需要花费大量时间处理,降低了生产效率。另一方面,MIG钎焊过程烟雾与灰尘较大,影响工作环境。与之相比,激光钎焊更具有优势[1]:(1)焊接速度高;(2)可精确调节热输入,控制钎料的铺展;(3)可焊接复杂的几何形状;(4)热输入低,镀锌层烧损少;(5)焊缝成型好、质量稳定,焊后仅需简单处理甚至无需处理;(6)易实现自动化。本文用定点激光钎焊方法研究了钎料在镀锌板上的铺展行为,分析了激光功率、光斑直径及激光作用时间对钎料润湿铺展的影响。针对汽车制造中常用的卷对接、对接及搭接接头进行了激光填丝钎焊试验研究,得到了不同接头激光填丝钎焊工艺规律。—753—Ξ国家自然科学基金(编号:50275036)资助项目©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.表1钎料CuSi3的化学成分[2]化学成分CuSiMnFeZnAlPPbSnCuSi3基体2.411.040.070.0130.040.010.0010.056试验试验设备为3kW大功率CO2气体激光器,填充钎料为直径1mm的CuSi3焊丝,具体成分如表1所示。镀锌板厚度1mm。钎料的流动性能很大程度上取决于硅的含量,硅含量越高,钎料流动性越好,可满足小间隙的接头。表2为锌、钢及CuSi3三种材料的熔点与沸点的比较。表2材料的熔点和沸点材料锌钢CuSi3熔点420℃1300℃950℃沸点908℃2861℃---图1光斑直径对铺展直径的影响图2激光功率对铺展直径的影响钎料在镀锌板上铺展行为研究将同等量...
