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

摘要： 分別研究了單光束與擺動光束兩種光束模式下光斑尺寸對6 mm厚Q345碳鋼激光焊焊縫成形和氣孔的影響。結果表明，相對于單光束激光焊，擺動激光光束模式激光焊能夠有效改善焊縫成形、降低焊縫氣孔率。隨著光斑尺寸的增大，兩種光束模式激光焊的焊縫成形均趨于均勻、穩定，焊縫的氣孔率均明顯降低。該試驗條件下，光斑直徑d≥0.6 mm時，擺動光束激光焊焊縫氣孔消失，此時單光束激光焊仍有明顯的氣孔存在。

關鍵詞： 激光焊; 離焦量; 成形; 氣孔率

中圖分類號： TG 456.7

Abstract： The effects of two beam modes of single beam and swing beam and the spot size on the weld formation and porosity of laser welding of 6 mm thick Q345 carbon steel were studied. The results show that compared with single beam laser welding， swing laser beam laser welding can effectively improve weld formation and reduce weld porosity. With the increase of spot size， the weld formation of the two laser beam modes tends to be uniform and stable， and the porosity of the weld decreases obviously. Under the condition of this experiment， when the spot diameter d ≥0.6 mm， the weld porosity disappears， and there are still obvious pores in single beam laser welding.

Key words： laser scanning; laser welding; porosity

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?！?br>