徐國(guó)建1，李響1，杭爭(zhēng)翔1，普雄鷹2，張超逸2，沓名宗春3
(1.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧省 沈陽(yáng)市 110870；2.鞍山煜宸科技有限公司，遼寧省 鞍山市 114051；3.最新激光技術(shù)研究中心，日本愛(ài)知縣 安城市 4460026)
摘要：為了研究焊接參數(shù)對(duì)光纖激光焊接熔深和熔寬的影響，采用2 kW光纖激光器對(duì)780MPa高強(qiáng)鋼板進(jìn)行了焊接。研究了離焦量、焊接速度、脈沖頻率和峰值功率占比對(duì)熔深和熔寬的影響，并對(duì)不同的焊接速度得到的焊縫組織進(jìn)行了光學(xué)顯微鏡、SEM和硬度分析。研究表明，在離焦量范圍為-5~+1mm時(shí)，隨著離焦量的增加，熔深的變化不大，熔寬逐漸減小；焊接速度小于150mm/min的情況下，熔深和熔寬與焊接速度成反比，而與焊接結(jié)合速度成正比；方形波或三角形波激光焊接時(shí)，脈沖頻率對(duì)熔深和熔寬的影響很小。在方形波脈沖激光焊接時(shí)，影響焊接熔深的主要因素是暫載率而不是脈沖頻率。經(jīng)研究確定焊縫金屬中存在柱狀貝氏體（BC）組織。
關(guān)鍵詞：光纖激光焊接；離焦量；焊接速度；結(jié)合速度；脈沖頻率；方形波；三角形波；焊接熔深
由于激光焊接具有加熱面積小、熱輸入量低、焊接效率高、焊接質(zhì)量高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定[1]、非接觸加工、加工柔性好及不受環(huán)境的影響[2]等特點(diǎn)，被廣泛用于汽車和電子行業(yè)制造行業(yè)，并逐步向能源電力、航天航空及造船行業(yè)等深入。在未來(lái)的焊接技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，激光焊接將顯示其強(qiáng)大的生命力。
光纖激光在1990年問(wèn)世以來(lái)[3]，到目前為止，其輸出功率已達(dá)到100kW。由于光纖激光具有光束質(zhì)量好、與CO2激光相比波長(zhǎng)短、免維護(hù)、運(yùn)行成本低及加工柔性高[4]等特點(diǎn)，在先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。
本試驗(yàn)采用了2kW光纖激光焊接系統(tǒng)，對(duì)780MPa高強(qiáng)鋼進(jìn)行焊接，研究了激光連續(xù)輸出和脈沖輸出時(shí)的焊接參數(shù)對(duì)焊接性能的影響。
1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.1 光纖激光焊接系統(tǒng)
光纖激光焊接系統(tǒng)的焊接頭部分照片如圖1所示。該系統(tǒng)由2kW光纖激光器、6軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人、配套水冷機(jī)、傳輸光纖及激光焊接頭等組成。激光焊接頭準(zhǔn)直鏡焦長(zhǎng)為100 mm、聚焦鏡焦長(zhǎng)為200 mm，傳輸光纖芯徑為150 μm。由此激光束的焦點(diǎn)直徑約為0.3mm。為防反射光的危害，焊接時(shí)激光的入射角度為6°。
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