采用傳統熔焊方法可以焊接的大部分鋼材結構,都可以用激光焊接機進行焊接,這是因為激光焊的熱應變區很窄和氫含量很低。用于激光焊的鋼材要限定雜質含量,如S、P含量要少,以免焊接中產生結晶裂紋;鋼材應經過很好的脫氧(除氣)處理以盡量減少氣孔,具體的限定條件取決于鋼材的厚度和焊接工藝。

很多用傳統熔焊方法很難焊或不能焊接的鋼材,也可以采用激光焊接,而且不需要特殊的填充材料或預熱。不少研究者針對鋼材成分和焊接參數對結晶裂紋的影響進行研究并取得進展,通過綜合控制焊縫成分和焊接參數可以避免結晶裂紋的產生,此外還應考慮板厚和焊縫形狀的影響。給出了一般情況下控制結晶裂紋的焊縫中最小Mn/S比率。
控制結晶裂紋的焊縫中最小Mu/s比率
c含量(質量分數)
0.06%~0.11%
0.11%~0.15%
0.15%~0.18%
Mu/s
22
40
60
碳素鋼激光焊接
激光焊加熱速度和冷卻速度非常快,焊接碳素鋼時,隨著碳含量的增加,焊接裂紋和缺口敏感性也會增加。板厚范圍從小于1mm到大于25mm的C -Mn結構鋼可以采用激光單道焊,控制成分可以得到高質量的焊縫。激光焊過程中的快速焊接熱循環會導致焊縫金屬的抗拉強度和硬度過高,因此有必要加人填充材料改變焊縫金屬的成分,如果要求較高的斷裂韌性或降低淬硬性(低硬度)可進行焊后熱處理。

碳素鋼激光焊的焊縫碳含量應限制在小于0. 17%范圍內。如果為了避免過高的焊縫硬度,碳含量需要進一步限定,或采用較高的熱量輸入。
目前對民用船體結構鋼A、B、C級的激光焊已趨成熟。試驗用鋼的厚度范圍分別為:A級9.5~12.7mm; B級12.
7~19.0mm; C級25.4~28.6mm。在其成分中,鋼中碳的質量分數均不大于0.25%,錳的質量分數為0. 6%~1. 03%,脫氧程度和鋼的純度從A級到C級遞增。焊接時,使用的激光功率為10kW,焊接速度為0.6~1.2m/min,焊縫除20mm以上厚板需雙道焊外均為單道焊。船體用A、B、C級鋼的焊接接頭抗拉性能良好(均斷在母材處)。并具有足夠的韌性。
板厚為0.4~2.3mm、寬度為500~ 1280mm的冷軋低碳鋼板,用功率1.5kW的CO2激光器焊接,最大焊接速度達10m/min,投資成本僅為閃光對焊的2/3。
鍍錫板俗稱馬口鐵,主要特點是表層有錫和涂料,是制作小型噴霧罐身和食品罐身的常用材料。用高頻電阻焊工藝,設備投資成本高,并且電阻焊焊縫是搭接的,耗材也多。小型噴霧罐身由厚度約0. 2mm的鍍錫板制成,采用1.5kW激光器,焊接速度可達26m min。厚度0.25mm鍍錫板食品罐身,用700W的激光功率,焊接速度為8m/min以上,接頭的強度不低于母材,沒有脆化傾向,具有良好的韌性。某公司用激光焊方法煤接罐頭盒縱縫,每秒可焊10條,每條焊縫長120mm, 并可對焊接質量進行實時監測。
和常規的熔焊方法不同的是,低碳鋼的激光焊縫中可以包含一些微小的類似于結晶裂紋的缺陷,而一般的熔焊焊縫不允許這類微裂紋存在。細小的類似結晶裂紋這樣的缺陷對激光焊縫的總體性能可能影響不大,對于高生產效率的低碳鋼非關鍵部位激光焊來說,焊縫中少量的結晶微裂紋是可以接受的。







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