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        当手持光纤激光焊接机激光功率一定时,焊接速度成为影响焊缝强度的主要因素。激光深熔焊时,焊缝熔深几乎与焊接速度成反比,焊缝熔深及宽度随焊接速度的加快而减小。焊接速度太快,气体来不及逸出,焊缝中易产生气体,且熔深浅,不能焊透;焊接速度太慢,生产率低,成本高,热影响区常因过热晶粒粗大而脆断,工件变形也大;手持光纤激光焊接机焊接速度过低则会使材料过度熔化、烧损和焊穿,刀头材料烧损严重,热影响区宽,焊缝强度降低。

手持光纤激光焊接机焊接速度影响因素和热影响区域

        确定手持光纤激光焊接机焊接速度的上限是为了防止金属未熔透和自淬火速度过快以致不能流动和融合,否则熔化的金属会趋向于仅沿焊件顶端形成金属珠。而焊速到达低限速度且低至一定值时,穿透等离子体到达小孔底部的激光功率密度过小,不足以汽化材料,蒸气压不足以维持小孔,使小孔崩溃,手持光纤激光焊接机焊接过程变为传导型焊,过量的热传导引起焊道向侧向扩展,使热影响区扩大,过多的功率吸收还会引起材料局部的蒸发损失。

        对于给定的激光功率,存在一个维持深熔焊接的最低焊接速度,在此最低焊接速度下的熔深为给定焊接条件下的最大熔深。焊缝熔深、熔宽与焊接速度的关系:熔深、缝宽均随焊速的增加而减小,当焊接速度大于15mm/s时,焊缝厚宽比大于1.

        手持激光焊接机激光功率与焊接速度影响熔焊缝熔深、熔宽与焊接速度的关系深和缝宽,进而影响焊缝强度。焊接速度一定时,焊缝强度有一临界区。当功率低于其下限值,强度随着功率的提高而增加,这是因为随着功率升高,熔深增加而强度增加的缘故;当功率大于临界区的上限时,强度反而随功率的增加而降低。这可以做如下解释:过高的功率烧损了焊缝区的合金元素,使焊缝的强度和力学性能下降,也因为高的焊接功率使焊缝成形恶化,表面孔洞增多,强度下降。

        过高的焊接速度会使强度降低,这是因为焊缝中的气孔增多,有效承载面积减少从而使强度降低。焊接速度同激光功率一起影响着焊缝熔深。在不影响小孔效应的前提下,可以使激光功率维持在某一临界值,而通过控制焊接速度来调节焊缝熔深,从而使激光器输出窗口承受尽可能小的功率密度,达到延长窗口使用寿命的目的。

        通过颜色来判断手持光纤激光焊接机焊接时的温度是很准确的,但是颜色区域不代表热影响区的大小。真正的热影响区实际上是焊缝周围很窄小的区域。

        焊接工艺对焊缝附近的金属特性的影响是可以标定的,不同焊接材料和焊接工艺会形成大小不一、特性各异的热影响区。母材的热扩散系数对热影响区的性质有很大的影响:较大的热扩散系数使得材料能以较快速度冷却,形成相对较小的热影响区。

        与之相反的是,如果材料的热扩散系数较小,散热困难,热影响区相对就较大。焊接工艺的热能输入量对热影响区也有显著的影响,如氧乙炔焊接中,由于热量不是集中输入的,会形成较大的热影响区。而诸如激光焊接这样的工艺,能够把有限的热量集中输出,所造成的热影响区较小。

        弧焊所造成的热影响区则位于两种极端情况之间,操作者水平往往决定了弧焊热影响区的大小。

        计算弧焊的热输入量,可以采用以下的公式:

        式中Q为热输入量(kJ/mm),V为电压(V),I为电流(A),S为焊接速度(mm/min)。Efficiency(效率)的取值取决于所采用的焊接工艺:手工电弧焊为0.75,气体金属电弧焊和埋弧焊为0.9,钨极气体保护电弧焊为0.8。

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