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對于激光搭接焊鍍鋅闆出現的飛濺和氣孔的解決方法
來源 : www.bnffr.com

針對激光搭接焊鍍鋅闆出現的飛濺和氣孔等缺陷,在搭接焊部位采用鎳鍍層(熔點為1453℃)代替鋅層以避免鋅蒸氣的不利影響,盡管取得了滿意的效果,但增加了成本。所以,應該從焊接工藝上來解決鋅蒸氣所引起的缺陷。

(1)間隙逃逸、或細縫逃逸為了便于鋅蒸氣逃逸,焊前在搭接闆間加入一定厚度的墊片形成闆間間隙,大小在0.10.2mm之間,且随着鋅層厚度增加,要求間隙也略微增大。這是一種有效的方法,但存在諸多缺點,如對預留間隙的精度要求高,焊接過程中由于闆材的熱變形以及鍍層厚度變化都會改變間隙尺寸,在生産中難以控制,增加了工作強度。一種類似但更為簡易的方法就是通過激光造窩技術事先在被焊闆材的一面上形成一定數量的激光窩,而激光窩周邊熔化凝固後的金屬高于待焊闆平面,搭接時可以獲得0.150.18mm的闆間間隙,為鋅蒸氣逃逸提供通道。

(2)合金化、在理論上,添加的異種元素如果能與鋅發生化學反應,生成高熔點合金均可滿足要求。通過在被焊鍍鋅闆之間加入一定厚度的鋁箔以達到控制鋅蒸氣目的,獲得成形及性能合格的接頭。

中對雙束激光工藝進行試驗研究,YAG激光在搭接鍍鋅闆上切出一細縫作為鋅蒸氣的逃逸通道,随後的CO2激光焊完成焊接,切割細縫與焊接過程幾乎同時進行,但這種方法對焊接過程激光束位置及參數控制難度較大,而且在接頭中無法完全避免飛濺和氣孔的形成。

(3)小孔逃逸、穩定及伸長的小孔為鋅蒸氣提供逃逸通道。采用3kW的Nd:YAG激光器在無保護氣體作用下對3種表面的DX54D闆進行搭接焊對比試驗,即裸闆和鋅層厚度分别為7、20μm的熱浸鍍鋅闆(GI)。焊接速度和表面狀态對焊縫缺陷比例的影響,發現鍍層厚度為20μm的焊接接頭質量要優于鍍層為7μm的接頭質量,之前也得出過類似結論[18]。同時,焊速降低有利于小孔穩定及鋅蒸氣逃逸,但仍需要配合其他途徑以獲得無缺陷焊縫。電弧輔助激光焊提供了一可行方案,即焊接時電弧焊(GTAW)和激光焊兩者保持同步,且保持一定距離以避免電弧等離子體和激光等離子體之間的相互幹涉而造成焊接過程不穩。這種焊接工藝獲得的焊縫成形性好,焊縫表面光滑平整,沒有飛濺、氣孔等缺陷。其中,電弧焊的作用是對鋼闆預熱,焊縫區域的中間鋅層由于熱膨脹,部分鋅蒸氣從中間層的兩側跑出,部分鋅被轉化成氧化鋅,氧化鋅的熔點(>1900℃)比鋅的沸點(906℃)高得多,而且可以提高鋼闆對激光的吸收率,有利于獲得穩定小孔,為剩下的鋅蒸氣釋放提供通道。但是,這種工藝要求激光束與電弧焊的焊槍之間保持精确的偏置,限制了其在汽車工業中的應用。


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