鞍山煜宸科技有限公司³，朝陽重型機(jī)器有限公司⁴

摘要：

為了拓展半導(dǎo)體激光器在激光加工領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，使其能夠應(yīng)用到厚板金屬材料的焊接中，采用了Laserline公司研制的LDF4000-40光纖耦合半導(dǎo)體激光焊接系統(tǒng)，研究了其厚板SUS304奧氏體不銹鋼的焊接性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，其厚板SUS304奧氏體不銹鋼焊接過程中完全能夠形成匙孔效應(yīng)，具有較強(qiáng)的穿透能力；相比于同等工作條件下的光纖激光，其焊接熔深有所減小，而焊接熔寬有所增加；焊縫成型及焊接過程穩(wěn)定性要優(yōu)于光纖激光，飛濺量明顯小于光纖激光。由此證實(shí)了光纖耦合半導(dǎo)體激光器完全可以用于厚板金屬材料的焊接。

關(guān)鍵詞：激光技術(shù)；半導(dǎo)體激光器；光纖耦合；焊接性能；光纖激光；SUS304

1 引 言

由于半導(dǎo)體激光具有光電轉(zhuǎn)換高效、體積小及金屬對其吸收率高等優(yōu)點(diǎn)，在激光表面強(qiáng)化（堆焊、合金化及淬火）領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注^[1-3]，并逐步走向?qū)嶋H生產(chǎn)應(yīng)用。日本名古屋大學(xué)研究人員研究了半導(dǎo)體激光器、CO₂激光器和Nd:YAG 激光器在雙相不銹鋼表面熔覆鈷基合金的效果，結(jié)果表明，半導(dǎo)體激光器的熔覆效率及堆焊層稀釋率易控制性均優(yōu)于后兩種激光器^[4]。美國南衛(wèi)理公會大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究中心的Santhanakrishnan等^[5-6]，利用高功率半導(dǎo)體激光器進(jìn)行表面強(qiáng)化時，開發(fā)了一種基于溫度監(jiān)控的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)時調(diào)節(jié)激光輸出功率，以保證強(qiáng)化區(qū)域的溫度保證一個恒定值，最后保證在金屬材料表面獲得穩(wěn)定的硬度值和硬化層深度，該項(xiàng)技術(shù)在冶金行業(yè)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是，關(guān)于半導(dǎo)體激光器用于厚板金屬材料焊接的研究，到目前為止還沒有報道^[7-11]。本文采用芯徑為400μm的光纖耦合半導(dǎo)體激光器，研究了厚板奧氏體不銹鋼SUS304的焊接性能，為光纖耦合半導(dǎo)體激光器在厚板焊接方面的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。