CN108705198A - 一种不锈钢板材的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种不锈钢板材的焊接方法。该不锈钢板材的焊接方法，包括：首先将待焊接的两块不锈钢板材进行预处理和预热；然后将两块待焊接的不锈钢板材焊接部位进行搭接，确定焊接路径；再然后沿着焊接路径对焊缝连接处进行倒角车削处理，接着光纤激光器对所述搭接部位进行透焊，光纤激光器的焊接方向与不锈钢的拉丝方向平行；沿两块待焊接不锈钢板材的焊接路径上形成多个点焊熔核；从端部某一点焊熔核处作为焊接起点，在点焊熔核处采用第一激光功率焊接，然后逐渐增大功率至第二激光功率，到下个点焊熔核处逐渐减少功率至第一激光功率，如此重复，直至完成整个焊接路径；最后对不锈钢钢板进行热处理和冷却。

Description

一种不锈钢板材的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种不锈钢板材的焊接方法。
背景技术
激光是由于受激辐射产生的一种单色性好，方向性好，亮度高，相干性好的电磁波，由于以上这些显著的特性，激光束的能量才可以汇聚到一个相对较小的点上，使得工件上的功率密度能达到107W/cm2以上。这个数量级的入射功率密度可以在极短的时间内使加热区的金属汽化，从而在液态熔池中形成一个小孔，称之为匙孔。光束可以直接进入匙孔内部，通过匙孔的传热，获得较大的焊接熔深。激光焊接的实质是激光与非透明物质相互作用的过程，这个过程极其复杂，微观上是一个量子过程。宏观上表现为反射、吸收、熔化、气化等现象。
目前，在焊接加工中最常用的激光器主要有气体激光器和固体激光器，气体激光器以二氧化碳激光器为主，固体激光器以YAG激光器为主.根据激光与工件之间的相互的作用方式，激光焊接可分为脉冲激光焊和连续激光焊，脉冲激光焊接时，YAG激光的脉冲峰值功率能够达到比最大平均功率高30倍以上的水平，因此低功率激光的脉冲峰也能产生很高的能量，使大多数材料达到气化温度，而二氧化碳激光产生的脉冲峰值功率只能达到连续功率，因此脉冲激光焊中大量使用的是YAG激光器。另外利用打开或关闭激光器上的光闸也可以将连续输出的激光用于脉冲焊接。
根据实际作用在工件上的功率密度，激光焊接可以分为热导焊和深熔焊。
热传导焊接时，由于激光的入射功率密度较低，工件吸收的能量不足以使金属气化，只发生熔化，此时金属的熔化是通过对激光辐射的吸收及热量传导进行的，故称之为热导焊。由于没有蒸汽压力作用，在热导焊时熔深一般较浅和宽。这种焊接方法与非熔化级电弧焊相似，熔池形状一般为半球形。
深熔焊接时，工件上的激光功率密度达到100W/cm2以上时，激光束照射到金属表面时，在束斑作用区域内的金属瞬间达到熔化、汽化温度，气态金属 产生的蒸汽压力很高，并伴随金属蒸气的电离形成等离子体，汽化金属和等离子体的喷发所产生的反作用力，这些力足以克服液态金属的表面张力并把熔融的金属吹向四周，形成匙孔。由于激光在匙孔内的多重反射，匙孔几乎可以吸收全部的激光能量，再经内壁以热传导的方式通过熔融金属传到周围固态金属中去。当工件相对于激光束移动时，液态金属在小孔后方流动、逐渐凝固，形成焊缝，这种焊接机制称为深熔焊。这种焊接方式常形成深宽比大的焊缝。
由于激光与电弧复合热源焊接的方法恰好弥补了激光或电弧作为单一热源的不足，并且由于复合热源在提高焊接过程稳定性和焊接质量，降低成本方面较单一热源具有较大的综合优势，而且由于近年来对大厚板件和一些难焊材料的加工要求逐渐增加，利用复合热源进行焊接生产已经成为了各国研究者所针对的热点研究问题，并成为未来的发展趋势之一。
由于等离子弧刚性好、温度高，方向性强、电弧引燃性好；而且电极在喷嘴内部，减少了高温金属蒸汽对电极的污染。1992年首先开始等离子弧与激光复合热源焊接技术的研究.与TIG电弧相比，等离子弧的能量密度更大，弧长更长，加热区更窄，对外界的敏感性更小，非常利于进行复合焊接。因而，这种焊接方法在薄板对接、镀锌板搭接、铝合金焊接及切割、表面合金化等方面的应用都有研究。
激光-等离子弧复合焊接可以旁轴，也可以同轴。旁轴复合方式与旁轴复合基本相似。同轴复合方式根据目前文献的报道主要有两种形式。一种是环状电极产生等离子弧，激光束从等离子弧的中间穿过，则是以空心电极方式将C02 激光与等离子弧进行同轴复合，激光束从空心的钨极中间穿过。等离子弧在此主要有两个功能：(1)为激光焊接提供额外的能量，增加整个焊接过程的效率和可操作性；(2)等离子弧环绕在激光周围，可以产生热处理的效果，减少冷却时间，从而减少了硬化和残余应力的敏感性，改善焊缝的微观组织性能，提高焊缝的力学性能。
相比于碳钢,不锈钢同时具有强度高、焊接性好、易于冷加工和无需涂装等特点，薄壁不锈钢板的应用范围越来越广，在不锈钢板应用的过程中，将不同的不锈钢板焊接在一起成为必不可少的加工工艺，目前不锈钢板的焊接通常采用电阻焊工艺，在实际生产中并没有采用激光焊接不锈钢钢板的工艺。
因此，如何提高一种不锈钢板材的焊接方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种不锈钢板材的焊接方法，以实现采用激光焊接两块不同的不锈钢板材。
为了实现上述目的，本发明提供了一种不锈钢板材的焊接方法，包括：
1）将待焊接的两块不锈钢板材进行预处理清洁；
2）对不锈钢板材进行预热，降低板材整体的最高硬度，预热温度为250-350℃；
3）输入两块待焊接不锈钢板材的工件信息，将两块待焊接的不锈钢板材焊接部位进行搭接，确定焊接路径；
4）沿着焊接路径对焊缝连接处进行倒角车削处理，倒角角度为45°；
5）采用光纤激光器对所述倒角处进行透焊，设定第一激光功率为3.60-3.75KW，第二激光功率为4.35-4.75KW，焊接电流为700-800A，激光入射角度为85°，且光纤激光器的焊接方向与不锈钢的拉丝方向平行；
6）沿两块待焊接不锈钢板材的焊接路径上形成多个点焊熔核；
7）从端部某一点焊熔核处作为焊接起点，在点焊熔核处采用第一激光功率焊接，然后逐渐增大功率至第二激光功率，到下个点焊熔核处逐渐减少功率至第一激光功率，如此重复，直至完成整个焊接路径；
8）对所述不锈钢钢板进行后热处理，处理温度为200-250度，处理时间为1小时；
9）对不锈钢板材进行冷却，冷却控制在常温15-30℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
优选的，所述步骤6中，在焊接过程中注入稀土金属元素，以减少原始元素氧化烧损。
优选的，所述步骤6)中进行焊接时，使用氩气或者氦气作为保护气体。
优选的，所述步骤2）中的预处理具体包括：
a、对不锈钢板材表面进行除锈；
b、用5-10MPa高压水枪进行冲洗不锈钢板材表面；
c、将除去油污灰尘的不锈钢板材浸入30％～45％的氢氧化钾溶液中，在温度60-70℃条件下，浸洗7～9分钟，浸洗后产生大量气泡，然后用流动水把表面上碱液冲洗干净；
d、将不锈钢板材进行烘干。
优选的，所述步骤2）中的预处理具体还包括：
e、将经过浸蚀的不锈钢板材再浸入30％～35％的硝酸溶液中光化处理2～3分钟，光化后用流动水冲洗干净，清洗后呈乳白色；光化处理完后存放在110-150℃烘箱烘烤20min。
优选的，所述步骤4）之后还包括：在不锈钢板的焊缝区域进行热处理，对热处理之后的焊缝区域进行连续焊缝辗压。
优选的，所述热处理包括：对焊缝区域进行一次正火；一次正火完毕后，所述焊缝区域进行二次正火。
优选的，所述一次正火的加热温度为800～1000℃，所述二次正火的加热温度为1000～1200℃。
本发明提供的不锈钢板材的焊接方法，采用对焊缝连接处进行倒角车削处理，有利于获得答的深度比和小的焊接变形，对不锈钢搭接面进行透焊，可以确保搭接处的力学性能；在多个点焊熔核之间调整激光功率，可以获得背面无任何热影响痕迹的焊缝，能获得外板背面无热影响痕迹且在结合面能形成熔宽较大的焊缝。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
本发明提供的一种不锈钢板材的焊接方法，包括：
1）将待焊接的两块不锈钢板材进行预处理清洁；
2）对不锈钢板材进行预热，降低板材整体的最高硬度，预热温度为250-350℃；
3）输入两块待焊接不锈钢板材的工件信息，将两块待焊接的不锈钢板材焊接部位进行搭接，确定焊接路径；
4）沿着焊接路径对焊缝连接处进行倒角车削处理，倒角角度为45°；
5）采用光纤激光器对所述倒角处进行透焊，设定第一激光功率为3.60-3.75KW，第二激光功率为4.35-4.75KW，焊接电流为700-800A，激光入射角度为85°，且光纤激光器的焊接方向与不锈钢的拉丝方向平行；
6）沿两块待焊接不锈钢板材的焊接路径上形成多个点焊熔核；
7）从端部某一点焊熔核处作为焊接起点，在点焊熔核处采用第一激光功率焊接，然后逐渐增大功率至第二激光功率，到下个点焊熔核处逐渐减少功率至第一激光功率，如此重复，直至完成整个焊接路径；
8）对所述不锈钢钢板进行后热处理，处理温度为200-250度，处理时间为1小时；
9）对不锈钢板材进行冷却，冷却控制在常温15-30℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
优选的，所述步骤6中，在焊接过程中注入稀土金属元素，以减少原始元素氧化烧损。
优选的，所述步骤6)中进行焊接时，使用氩气或者氦气作为保护气体。
优选的，所述步骤2）中的预处理具体包括：
a、对不锈钢板材表面进行除锈；
b、用5-10MPa高压水枪进行冲洗不锈钢板材表面；
c、将除去油污灰尘的不锈钢板材浸入30％～45％的氢氧化钾溶液中，在温度60-70℃条件下，浸洗7～9分钟，浸洗后产生大量气泡，然后用流动水把表面上碱液冲洗干净；
d、将不锈钢板材进行烘干。
优选的，所述步骤2）中的预处理具体还包括：
e、将经过浸蚀的不锈钢板材再浸入30％～35％的硝酸溶液中光化处理2～3分钟，光化后用流动水冲洗干净，清洗后呈乳白色；光化处理完后存放在110-150℃烘箱烘烤20min。
优选的，所述步骤4）之后还包括：在不锈钢板的焊缝区域进行热处理，对热处理之后的焊缝区域进行连续焊缝辗压。
优选的，所述热处理包括：对焊缝区域进行一次正火；一次正火完毕后，所述焊缝区域进行二次正火。
优选的，所述一次正火的加热温度为800～1000℃，所述二次正火的加热温度为1000～1200℃。
本发明提供的不锈钢板材的焊接方法，采用对焊缝连接处进行倒角车削处理，有利于获得答的深度比和小的焊接变形，对不锈钢搭接面进行透焊，可以确保搭接处的力学性能；在多个点焊熔核之间调整激光功率，可以获得背面无任何热影响痕迹的焊缝，能获得外板背面无热影响痕迹且在结合面能形成熔宽较大的焊缝。

Claims (8)

1.一种不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，包括：
1）将待焊接的两块不锈钢板材进行预处理清洁；
2）对不锈钢板材进行预热，降低板材整体的最高硬度，预热温度为250-350℃；
3）输入两块待焊接不锈钢板材的工件信息，将两块待焊接的不锈钢板材焊接部位进行搭接，确定焊接路径；
4）沿着焊接路径对焊缝连接处进行倒角车削处理，倒角角度为45°；
5）采用光纤激光器对所述倒角处进行透焊，设定第一激光功率为3.60-3.75KW，第二激光功率为4.35-4.75KW，焊接电流为700-800A，激光入射角度为85°，且光纤激光器的焊接方向与不锈钢的拉丝方向平行；
6）沿两块待焊接不锈钢板材的焊接路径上形成多个点焊熔核；
7）从端部某一点焊熔核处作为焊接起点，在点焊熔核处采用第一激光功率焊接，然后逐渐增大功率至第二激光功率，到下个点焊熔核处逐渐减少功率至第一激光功率，如此重复，直至完成整个焊接路径；
8）对所述不锈钢钢板进行后热处理，处理温度为200-250度，处理时间为1小时；
9）对不锈钢板材进行冷却，冷却控制在常温15-30℃，然后进行清洗处理，完成焊接。
2.根据权利要求1所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述步骤6中，在焊接过程中注入稀土金属元素，以减少原始元素氧化烧损。
3.根据权利要求1所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述步骤6)中进行焊接时，使用氩气或者氦气作为保护气体。
4.根据权利要求1所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述步骤2）中的预处理具体包括：
a、对不锈钢板材表面进行除锈；
b、用5-10MPa高压水枪进行冲洗不锈钢板材表面；
c、将除去油污灰尘的不锈钢板材浸入30％～45％的氢氧化钾溶液中，在温度60-70℃条件下，浸洗7～9分钟，浸洗后产生大量气泡，然后用流动水把表面上碱液冲洗干净；
d、将不锈钢板材进行烘干。
5.根据权利要求4所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述步骤2）中的预处理具体还包括：
e、将经过浸蚀的不锈钢板材再浸入30％～35％的硝酸溶液中光化处理2～3分钟，光化后用流动水冲洗干净，清洗后呈乳白色；光化处理完后存放在110-150℃烘箱烘烤20min。
6.根据权利要求1所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述步骤4）之后还包括：在不锈钢板的焊缝区域进行热处理，对热处理之后的焊缝区域进行连续焊缝辗压。
7.根据权利要求6所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述热处理包括：对焊缝区域进行一次正火；一次正火完毕后，所述焊缝区域进行二次正火。
8.根据权利要求7所述的不锈钢板材的焊接方法，其特征在于，所述一次正火的加热温度为800～1000℃，所述二次正火的加热温度为1000～1200℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110000471A (zh) * 2019-02-26 2019-07-12 武汉力神动力电池系统科技有限公司 一种激光焊接方法
CN111975201A (zh) * 2020-06-28 2020-11-24 武汉钢铁有限公司 钢带穿带焊接方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101850472A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 激光焊接铝及铝合金材料的工艺方法
CN103480966A (zh) * 2013-10-15 2014-01-01 吉林大学 一种奥氏体不锈钢搭接激光焊接方法
CN204735854U (zh) * 2015-05-29 2015-11-04 武汉凯奇特种焊接设备有限责任公司 用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置
CN105983785A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 重庆沁煌机械制造有限公司 一种不锈钢复合钢板加工方法
WO2017162929A1 (fr) * 2016-03-21 2017-09-28 Karim Chouf Procédé de soudage laser d'une ou plusieurs pièces avec emploi d'une buse a jet dynamique

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101850472A (zh) * 2009-03-31 2010-10-06 武汉楚天激光（集团）股份有限公司 激光焊接铝及铝合金材料的工艺方法
CN103480966A (zh) * 2013-10-15 2014-01-01 吉林大学 一种奥氏体不锈钢搭接激光焊接方法
CN105983785A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 重庆沁煌机械制造有限公司 一种不锈钢复合钢板加工方法
CN204735854U (zh) * 2015-05-29 2015-11-04 武汉凯奇特种焊接设备有限责任公司 用于400系列不锈钢焊接的脆性处理装置
WO2017162929A1 (fr) * 2016-03-21 2017-09-28 Karim Chouf Procédé de soudage laser d'une ou plusieurs pièces avec emploi d'une buse a jet dynamique

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈庆雷: "SUS301L奥氏体不锈钢激光焊接头组织与力学性能的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110000471A (zh) * 2019-02-26 2019-07-12 武汉力神动力电池系统科技有限公司 一种激光焊接方法
CN111975201A (zh) * 2020-06-28 2020-11-24 武汉钢铁有限公司 钢带穿带焊接方法

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