摘要：為了研究焊接參數對光纖激光焊接熔深和熔寬的影響，采用2 kW光纖激光器對780MPa高強鋼板進行了焊接。研究了離焦量、焊接速度、脈沖頻率和峰值功率占比對熔深和熔寬的影響，并對不同的焊接速度得到的焊縫組織進行了光學顯微鏡、SEM和硬度分析。研究表明，在離焦量范圍為-5~+1mm時，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，而與焊接結合速度成正比；方形波或三角形波激光焊接時，脈沖頻率對熔深和熔寬的影響很小。在方形波脈沖激光焊接時，影響焊接熔深的主要因素是暫載率而不是脈沖頻率。經研究確定焊縫金屬中存在柱狀貝氏體（BC）組織。
 

關鍵詞：光纖激光焊接；離焦量；焊接速度；結合速度；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、焊接質量高、焊接質量穩定[1]、非接觸加工、加工柔性好及不受環境的影響[2]等特點，被廣泛用于汽車和電子行業制造行業，并逐步向能源電力、航天航空及造船行業等深入。在未來的焊接技術發展領域，激光焊接將顯示其強大的生命力。

光纖激光在1990年問世以來[3]，到目前為止，其輸出功率已達到100kW。由于光纖激光具有光束質量好、與CO2激光相比波長短、免維護、運行成本低及加工柔性高[4]等特點，在先進制造技術領域得到了快速發展。

本試驗采用了2kW光纖激光焊接系統，對780MPa高強鋼進行焊接，研究了激光連續輸出和脈沖輸出時的焊接參數對焊接性能的影響。

1　實驗過程

1.1　光纖激光焊接系統

光纖激光焊接系統的焊接頭部分照片如圖1所示。該系統由2kW光纖激光器、6軸聯動機器人、配套水冷機、傳輸光纖及激光焊接頭等組成。激光焊接頭準直鏡焦長為100 mm、聚焦鏡焦長為200 mm，傳輸光纖芯徑為150 μm。由此激光束的焦點直徑約為0.3mm。為防反射光的危害，焊接時激光的入射角度為6°。