光斑尺寸對碳鋼板激光焊焊縫成形及氣孔率的影響

崔輝， 徐良， 楊海鋒， 徐富家， 王旭友

(哈爾濱現代焊接技術有限公司，黑龍江 哈爾濱 150028)

0 前言

碳素鋼因其優良的綜合性能、低溫性能、冷沖壓性能、焊接性能和可切削性以及較高的性價比被廣泛地應用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等方面[1]。目前，碳鋼板的焊接普遍采用埋弧自動焊、焊條電弧焊以及熔化極惰性氣體保護電弧焊(MIG)等方法。

MIG 焊在厚板的焊接過程中，飛濺大、焊接過程穩定性差，容易出現焊縫成形不良。

埋弧焊則需要填充較多焊劑，并且一旦出現焊劑不純或裝配不良時，容易產生熔透不足及夾渣等焊接缺陷[2]。

激光焊具有能量密度高、精度高、速度快、穿透比大等特點[3-4]，在中厚板碳鋼的焊接中獨具優勢，國內外已經開展了廣泛的研究。然而，這些研究大多數都是在單光束模式下進行的，對于同樣焊接厚度下，光斑大小對擺動光束激光焊的焊縫成形以及氣孔率的影響研究較少[5-6]。

基于當前碳鋼激光焊接工藝的現狀，研究了單光束激光與擺動激光兩種光束模式下的焊接效果，并就激光光斑直徑大小對碳素鋼的焊縫成形和氣孔率的影響進行了研究，為碳鋼的激光焊接應用提供一定試驗依據。

1 試驗材料與方法

試驗采用平板堆焊，單面焊雙面成形，激光熱源為 YLS-10000 型激光器，光纖芯徑φ=400 μm，激光焦距l=300 mm。擺動激光為垂直擺動模式，擺幅H=1mm，頻率f=60 Hz。試驗材料為 6 mm 厚的Q345 碳鋼，母材的化學成分見表1。保護氣體純氬氣，焊接工藝參數見表2，試驗原理如圖1 所示。……