激光焊接P20钢熔深与焊接参数的关系.docx

1、激光焊接P20钢熔深与焊接参数的关系激光焊接P20钢熔深与焊接参数的关系1、前言采用了脉冲激光焊接Cr12Mo1V1钢相同的研究方法，使用的设备，试件表面处理，检验方法等(1)，研究P20钢在脉冲激光自熔焊情况下，熔深与焊接参数之间的关系。P20钢脉冲激光自熔焊情况下，无飞溅允许的最大功率密度测定结果(2)可知：Pmax0.86106 w/cm2(tp=3.0ms F=10Hz d=0.80mm ).2、试验方法自熔焊采用的焊接工艺参数列于附录1的表14，共有4组：1) E=2.03.6 J tp=3.0ms F=10 Hz d=0.40 mm2) E=2.66.0 J tp=5.0ms F=

2、10 Hz d=0.40 mm3) E=4.012.0 J tp=3.0ms F=10 Hz d=0.80 mm4) E=4.012.0 J tp=5.0ms F=10 Hz d=0.80 mm3 试验结果 不同焊接参数下自熔焊，实测的熔深列于附录2。根据此结果进行的数据处理列于附录3.中熔深同焊接参数之间的关系如下：（a）tp=3.0ms，d=0.40mm （b）tp=5.0ms，d=0.40mm（c）tp=3.0ms，d=0.80mm （d）tp=5.0ms，d=0.80mm图1 熔深与脉冲能量的关系测试结果（F=10Hz）数据处理所得到的熔深同焊接参数之间关系的相应数学表达式如下:1)

3、-(1)2) -(2)3) -(3)4) -(4)参考资料：1、激光焊接技术研究组.Nd:YAG脉冲激光焊接Cr12MoV 钢脉冲能量与熔深的关系.成都敏捷制造工程有限公司，内部资料 2008-6-182、激光焊接技术研究组.YAG脉冲激光焊接五种模具钢允许的最大功率密度.成都敏捷制造工程有限公司，内部资料，2008-4-11附录一：脉冲激光焊接P20钢送检报告（12）1. 目的：检测熔深同脉冲能量间的关系。2. 试件表面处理：电火花线切割成厚5.0mm的片；磨光到Ra3.2；清洗后干燥。3. 试件说明：1 4组焊件编号分别为：110115、116121、122127、128133。每件试件焊

4、3条焊缝。试面为焊道横剖面。每件试件的焊接工艺参数及外观列入表14。4. 检验测量每条焊道横剖面的H、h、B、b，而后求出每个焊件3条焊道的H、h、B、b的平均值。给出114号、127号、129号、133号试件的宏观组织图。表1：焊接工艺参数110111112113114115脉冲能量 (J)2.02.42.73.03.33.6脉冲宽度 (ms)3.03.03.03.03.03.0脉冲频率 (Hz)101010101010光斑直径 (mm)0.400.400.400.400.400.40飞溅状况无无无无无无裂纹状况无无无无无无表2 ：焊接工艺参数116117118119120121脉冲能量 (

5、J)2.63.03.64.45.26.0脉冲宽度 (ms)5.05.05.05.05.05.0脉冲频率 (Hz)101010101010光斑直径 (mm)0.400.400.400.400.400.40飞溅状况无无无无无轻微裂纹状况无无无无无无表3：焊接工艺参数122123124125126127脉冲能量 (J)4.06.08.010.011.012.0脉冲宽度 (ms)3.03.03.03.03.03.0脉冲频率 (Hz)101010101010光斑直径 (mm)0.800.800.800.800.800.80飞溅状况无无无无无轻微裂纹状况无无无无无无注：103号试件有一条焊道因飞溅不成形。

6、表4：焊接工艺参数128129130131132133脉冲能量 (J)4.06.08.010.011.012.0脉冲宽度 (ms)5.05.05.05.05.05.0脉冲频率 (Hz)101010101010光斑直径 (mm)0.800.800.800.800.800.80飞溅状况无无无无无无裂纹状况无无无无无无激光加工技术研究组2008-7-2附录二：脉冲激光焊接P20钢自熔焊焊道形貌尺寸测试结果一、各焊道焊缝横断面形貌尺寸 1、脉冲宽度tp=3.0ms 脉冲频率F=10Hz 光斑直径d=0.40mm焊缝编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm1102.

7、00.2790.5810.4110.0301112.40.3040.6210.4130.0331122.70.3400.6390.4140.0301133.00.3910.6610.100.0291143.30.5170.7040.4010.0401153.60.4410.7690.4300.049曲线图2、脉冲宽度tp=5.0ms 脉冲频率F=10Hz 光斑直径d=0.40mm焊缝编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm1162.60.2870.6230.4300.0331173.00.3760.6570.4540.0411183.60.5260.697

8、0.4190.0591194.40.6760.7460.4600.0391205.20.8210.9870.4860.0531216.00.8731.0310.5310.116曲线图3、脉冲宽度tp=3.0ms 脉冲频率F=10Hz 光斑直径d=0.80mm焊缝编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm1224.00.0990.6160.41601236.00.2650.9360.5320.0631248.00.4291.0300.5640.07412510.00.6941.4140.4740.07412611.00.7131.4480.4790.01712

9、712.00.8441.7520.5330.089曲线图4、脉冲宽度tp=5.0ms 脉冲频率F=10Hz 光斑直径d=0.80mm焊缝编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm1284.00.1550.6890.4970.0111296.00.1680.8430.5630.0241308.00.2261.0040.6780.03313110.00.3901.0740.7240.07813211.00.6571.2150.5180.04313312.00.6321.3510.4880.039曲线图一、 部分试件的宏观图片（放大倍数未注明均为100倍）114#

10、 127# (50) 129# 133#附录三：数据处理12表一、t=3.0ms F=10Hz d=0.40mmHE直线 BE直线焊缝编号脉冲能量/J熔深H/mm表面宽度B/mm1102.00.2790.5811112.40.3040.6211122.70.3400.6391133.00.3910.6611143.30.5170.7041153.60.4410.769BEY = A + B * XParameter Value Error-A 0.35225 0.03795B 0.1095 0.01316-R 0.97231公式HEY = A + B * XParameter Value Er

11、ror-A -0.00541 0.09993B 0.13556 0.03465-R 0.89038公式表二、t=5.0ms F=10Hz d=0.40mmHE直线 BE直线焊缝编号脉冲能量/J熔深H/mm表面宽度B/mm1162.60.2870.6231173.00.3760.6571183.60.5260.6971194.40.6760.7461205.20.8210.9871216.00.8731.031BEY = A + B * XParameter Value Error-A 0.26006 0.07821B 0.12825 0.01817-R 0.96211公式HEY = A + B

12、 * XParameter Value Error-A -0.1453 0.06371B 0.17866 0.0148-R 0.98654公式表三、t=3.0ms F=10Hz d=0.80mmHE直线 BE直线焊缝编号脉冲能量/J熔深H/mm表面宽度B/mm1224.00.0990.6161236.00.2650.9361248.00.4291.03012510.00.6941.41412611.00.7131.44812712.00.8441.752BEY = A + B * XParameter Value Error-A 0.08163 0.11314B 0.13149 0.01264

13、-R 0.98203公式HEY = A + B * XParameter Value Error-A -0.28988 0.04236B 0.09379 0.00473-R 0.99495公式表四、t=5.0ms F=10Hz d=0.80mm HE罗伦次曲线 BE直线焊缝编号脉冲能量/J熔深H/mm表面宽度B/mm1284.00.1550.6891296.00.1680.8431308.00.2261.00413110.00.3901.07413312.00.6321.351BEY = A + B * XParameter Value Error-A 0.37313 0.05822B 0.0772 0.0065-R 0.98611公式H ELORENTZ公式R2 = 0.9998y0 0.12424 ?.00972xc 11.80369 ?.18031w 3.74034 ?.49512A 3.01604 ?.38601