鍍鋅鋼板廣泛應(yīng)用于汽車車身及家電制造業(yè)。用熱鍍或電鍍工藝產(chǎn)生的鋅層隔絕基層鋼板與空氣、水份等的接觸，并優(yōu)先電解保護(hù)鋼板，以增強(qiáng)產(chǎn)品使用過(guò)程中的抗腐蝕性。同時(shí)，由于基層鋼板和鍍鋅層兩者截然不同的物理及機(jī)械特性，鍍鋅鋼板的焊接容易產(chǎn)生過(guò)熱、飛濺及影響電弧穩(wěn)定性的鋅蒸汽等問(wèn)題。在應(yīng)用中，電阻點(diǎn)焊是鍍鋅鋼板最常見(jiàn)的焊接方法。除上述問(wèn)題外，電阻點(diǎn)焊還有電極頭使用壽命等技術(shù)難題。
近些年來(lái)，激光束焊接作為一種替代電阻點(diǎn)焊的工藝手段，受到人們的廣泛關(guān)注。以搭接焊結(jié)構(gòu)為例，激光束焊接相對(duì)電阻點(diǎn)焊而言具有單面加工、搭邊量�。ㄙ|(zhì)量減輕）、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加、無(wú)電極磨損現(xiàn)象、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、非接觸式加工、焊接速度快、焊接變形小等特點(diǎn)。
工業(yè)上用于焊接的激光器主要為二氧化碳激光器和Nd:YAG激光器。近年來(lái)出現(xiàn)了適合于材料加工的大功率Nd:YAG激光器。由于Nd:YAG激光器產(chǎn)生的激光可以有效地利用光纖傳輸，在板材結(jié)構(gòu)件地焊接中逐步得到了推廣應(yīng)用。
近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)鍍鋅鋼板地激光焊接進(jìn)行了研究，提出了不同地工藝手段，在此介紹采用Nd:YAG激光器在鍍鋅板填絲焊接中地實(shí)驗(yàn)研究情況。
1 焊接機(jī)理
早在1984年，一些學(xué)者就開(kāi)始對(duì)激光填料焊接工藝進(jìn)行了研究，當(dāng)時(shí)是為了解決激光對(duì)焊存在的一些問(wèn)題。國(guó)內(nèi)也有學(xué)者采用二氧化碳激光器對(duì)填絲激光焊進(jìn)行過(guò)研究，但多采用開(kāi)坡口對(duì)接接頭形式。對(duì)于鍍鋅板的角接填絲釬焊，尤其是采用Nd:YAG激光器為熱源的激光工藝研究，尚未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)的報(bào)道，我們對(duì)此進(jìn)行了試驗(yàn)。
如圖1所示，激光填絲釬焊與常規(guī)“掃描”方式不一樣，聚焦光束首先照射在焊絲表面上，對(duì)焊絲加熱使其充分熔化形成高溫金屬熔體，流入熔體在合適的激光加熱條件下，使之與工件間形成良好的冶金結(jié)合，在界面層中主要生成均勻的固溶體及共晶組織�？偠灾ぜg的連接是通過(guò)釬焊層實(shí)現(xiàn)的，而母材本身不應(yīng)被激光嚴(yán)重熔蝕損傷。
2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)采用材料與汽車制造用材料一致。試件用剪床剪成100mm×30mm，連續(xù)熱鍍鋅低碳非合金鋼板厚0.7mm，鍍鋅量100克每平米。釬焊焊絲采用￠0.8mm的銅硅合金焊絲。焊絲具有良好的挺直性。
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)采用日本IHI公司3KW Nd:YAG激光器(光纖傳輸)，ABB公司六軸工業(yè)機(jī)器人，焊接時(shí)用氬氣作為保護(hù)氣。
2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
如圖1所示，試件用臺(tái)鉗夾緊，將焊絲平放在V型槽中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沿激光束輸出方向采用氬氣吹送保護(hù)。
2.4 焊接參數(shù)
焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1
激光填絲焊接中，焦點(diǎn)位置在焊絲表面上方2mm處，其中約80％的光束照射在焊絲上，20％照射于附近鍍鋅板上。試驗(yàn)表明：焊絲能夠熔化并浸潤(rùn)鍍鋅鋼板，成形良好。
2.5 焊縫外觀
焊縫外觀見(jiàn)圖2。
試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)焊絲可以充分熔化，并浸潤(rùn)焊縫。焊縫外表面圓滑平順，無(wú)氣孔、裂紋和咬邊等缺陷。
2.6 焊縫金相組織
通過(guò)打磨、拋光、腐蝕后，獲得試樣顯微金相照片見(jiàn)圖3。顯微觀察激光釬焊試樣，發(fā)現(xiàn)母材和釬料熔體間產(chǎn)生的金屬間相層，降低了接頭的機(jī)械性能。工業(yè)用途鍍鋅板材料的釬焊，若金屬間相層小于10微米，則認(rèn)為是可行的。
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