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镀锌板激光钎焊接头拉伸性能研究

2007-01-19 18:01
逆光飞舞
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王之桐 江玉军 杨武雄
北京工业大学激光工程研究院

摘要:本文使用2kW Nd:YAG激光,对0.88mm厚的镀锌板进行了激光钎焊实验,采用T型接头形式,焊丝为0.8mm CuSi3,通过优化选择工艺参数,获得了成型良好的钎焊接头,通过钎焊接头厚度的加强,在拉伸实验中, 钎焊接头的强度超过了母材。

关键词:激光钎焊;Nd:YAG;镀锌板;拉伸实验

1 序言
随着汽车工业的发展,对车身提出很高的防腐要求,而镀锌板本身具有良好的防腐蚀特性,因此在汽车车身上得到广泛应用。但是对镀锌板的焊接是个难题,锌汽化温度低于低碳钢的熔化温度,激光熔焊将导致表面锌层的蒸发,造成气孔、未熔合和裂纹等缺陷,激光钎焊作为一种热传导焊接,输入热量小,能将接头附近的锌层蒸发减到最小,通过选择合适的抗腐蚀焊料,可以在实现镀锌板连接的同时,保持接头优良的抗腐蚀特性。

2 实验装置和方法
在实验中,使用Rofin CW O25激光器,光钎耦合输出,聚焦镜焦距为200mm,Motoman机械手,试板为0.88mm厚镀锌板St02Z,接头形式为卷对接,焊丝为直径0.8mm CuSi3,焊丝成分在表1中表示,使用自行研制的自动送丝机进行自动送丝,激光焦点在母板的上方,光斑直径为1.5mm,母板和焊丝表面用丙酮清洗,氩气保护,在图1中表示出了实验原理图。

图1 实验原理图

试板尺寸为100 x 300,长边为轧制方向,使用弯板机沿长边方向将试板边缘10mm宽度弯成垂直,然后取最小间隙对接。在实验中将激光器调到最大稳定输出功率2kW,激光束和垂直方向成10度夹角,让送丝头和试板之间的夹角为最小,在焊缝附近的锌层没有明显蒸发的前提下,尽可能的放慢扫描速度,最终实验参数为0.4m/min,送丝速度为0.7m/min。

制备钎焊接头横截面金相试样,在光学显微镜下观察钎焊接头组织。制备拉伸试样时,将焊好的试板沿垂直焊缝方向切割出试样,取试板中间部分,共制备了6条拉伸试样,试样的尺寸为84x20mm,在MTS 810拉伸实验机上进行拉伸实验。


表1 CuSi3焊丝成分

3 实验结果和分析
3.1 钎焊焊缝和接头
在图2中表示了完整的钎焊焊缝,在图3中表示了钎焊接头的横截面金相组织,可能看出在激光钎焊过程中,焊丝熔化充分,焊缝表面成型良好,当熔化焊丝充分润湿接头底部时,接头的厚度约为1.1mm,在接头底部发现有空隙和孔洞存在。
 

图2 完整的激光钎焊焊缝

图3 激光钎焊接头照片

3.2 拉伸实验结果和分析
在表2中列出了拉伸实验结果,其中三条试样在母材处断裂,拉伸曲线表示。

表2 拉伸实验结果

在图4a中,两条试样在焊缝处断裂,拉伸强度达到了母材的80%,拉伸曲线表示在图4b中,一条试样发生脆断。此实验结果表明自动送丝过程不够稳定,当焊丝对母板润湿良好时,通过接头厚度(1.1mm)的加强作用,断裂发生在母材处;当在钎焊接头的过渡区和底部出现气孔和未熔合等缺陷时,接头的强度下降,但仍有很高的强度,延伸率也有所下降,严重的缺陷导致了脆断。


图4 拉伸曲线

4 结论
通过优化激光钎焊工艺参数,得到了成型良好的钎焊接头。在拉伸实验中发现,接头底部焊丝对接头的润湿情况决定了接头的拉伸强度,当润湿良好时接头的强度超过母材,大的孔洞将导致接头强度下降,严重的将导致脆断发生。

参考文献
[1] T.Markovits, J.Takács, A.Lovas, J.Belt. Laser brazing of aluminium. J of Materials Processing Technology, 2003, 143-144:651-655
[2] Feng Xiao-song, Chen Yan-bin, Li Li-qun. Study of seam appearance and joint quality in laser brazing for galvanized steel sheets, Applied Laser, 2005, 25(1):23-26
封小松,陈彦宾,李俐群. 镀锌板激光钎焊钎缝成形和接头质量研究,应用激光. 25(1):23-26
[3] Li Fei-qun, Qu Feng, Ding Jian-jun, et al. Study on laser brazing of zinc-coated steel with filler wire, Electric Welding Machine. 33(2)(2003)40-50
李飞群,瞿丰,丁健君等. 镀锌板填丝激光钎焊工艺的初探. 电焊机,2003,33(2):40-50
[4] Feng Xiao-song, Chen Yan-bin, Li Li-qun, et al. Laser Brazing With Wire Feed of Galvanised Thin Sheets, Applied Laser. 24(6)(2004)357-360
封小松,陈彦宾,李俐群等. 镀锌板激光填丝钎焊. 应用激光,2004,24(6):357-360

作者简介:
博士学位,毕业于中科院力学所,激光物理专业,多年从事激光器件、激光加工的研究工作。

 

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