激光焊接Cr12

1、Nd:YAG脉冲激光焊接Cr12钢焊道熔深同脉冲能量之间的关系脉冲激光焊接，关键在于已知焊深要求的情况下，如何选定适合的焊接工艺参数，本研究是为“SW toll open HP ”脉冲激光机实际焊接提供合适的工艺参数。 研究采用脉冲激光焊接Cr12钢相同的设备，材料，工艺参数、方法（1）。根据Cr12钢脉冲激光焊接下，无飞溅允许的最大功率密度测定结果（2），可知Pmax0.92Í106 W/cm2 实际焊接 PPmax。不同的参数焊接的焊道熔深测量结果列于表1-4。表1 不同脉冲能量焊接熔深测量结果（1）焊道编号工艺参数444546脉冲能量(J)2.02.83.6脉冲宽度（ms）3.

2、03.03.0光斑直径（mm）0.400.400.40脉冲频率（Hz）131313焊道熔深（mm）0.200.440.69表2不同脉冲能量焊接熔深测量结果（2）焊道编号工艺参数5152535455脉冲能量(J)2.83.64.45.26.0脉冲宽度（ms）5.05.05.05.05.0光斑直径（mm）0.400.400.400.400.40脉冲频率（Hz）1313131313焊道熔深（mm）0.290.500.710.871.08表3不同脉冲能量焊接熔深测量结果（3） 焊接编号工艺参数5657585960脉冲能量(J)2.04.06.08.010.0脉冲宽度（ms）3.03.03.03.03.

3、0光斑直径（mm）0.800.800.800.800.80脉冲频率（Hz）1313131313焊道熔深（mm）0.060.130.190.241.31表4不同脉冲能量焊接熔深测量结果（4） 焊接编号工艺参数62636465脉冲能量(J)2.64.06.08.0脉冲宽度（ms）5.05.05.05.0光斑直径（mm）0.800.800.800.80脉冲频率（Hz）13131313焊道熔深（mm）0.090.120.190.23根据表1-4焊接熔深测量结果。分别用直线洛伦兹模式拟合关系列于图1-4脉冲能量（J）熔深（mm）图1 44#-46# 熔深同脉冲能量关系拟合线熔深（mm）脉冲能量（J）图2

4、 50#-55# 熔深同脉冲能量关系拟合线熔深（mm）脉冲能量（J）图3 56#-60# 熔深同脉冲能量关系拟合线熔深（mm）脉冲能量（J）图4 62#-65# 熔深同脉冲能量关系拟合线4条拟合线的数字表达式分别为：H1=0.31E-0.42 -(1)H2=0.25E-0.43 -(2) -(3)H4=0.03E + 0.02 -（4) 根据数字表达式14 ，可以得到实际焊接可采用的工艺参数，列于表58 。表5 不同熔深需要的脉冲能量焊道熔深mm0.200.250.300.350.400.450.500.550.600.65脉冲能量J2.02.22.32.52.62.83.03.13.33.5

5、tp=3.0ms d=0.40mm F=13Hz表6 不同熔深需要的脉冲能量焊道熔深mm0.200.300.400.500.600.700.800.901.001.10脉冲能量J2.52.93.33.74.14.54.95.35.76.1tp=5.0ms d=0.40mm F=13Hz表7 不同熔深需要的脉冲能量焊道熔深mm0.10.200.300.400.500.600.700.800.901.001.101.201.30脉冲能量J1.227.328.318.789.089.299.459.589.699.789.869.939.99tp=3.0ms d=0.80mm F=13Hz表8 不同

6、熔深需要的脉冲能量焊道熔深mm0.100.150.200.250.30脉冲能量J3.04.86.68.410.1tp=5.0ms d=0.80mm F=13Hz表5表8的数字表达式分别为：E1=3.2H1+1.4 -(5)E2=4.0H2+1.7 - -(6)-(7)E4=35.7H4+0.6 -(8)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

7、接Cr12钢送件单（06）一、目的确定Cr12模具钢的最佳焊接工艺参数二、试样焊接工艺参数所有焊接参数列入附表三、试样说明1、每个试样均有编号，即44465055566062654749因飞溅严重未焊61因功率超过额定功率150w而未焊6667因平均功率>w而未焊、每个试件都有用同一组参数焊成的焊缝。、试样取自焊缝横断面。四、检验要求、测量焊缝横断面形貌尺寸：H-基体熔化区深度（mm）B-基体熔化区宽度（mm） h-焊料堆积高度（mm） b-焊料堆积宽度（mm）、每组参数的三条焊缝形貌尺寸分别给出，、传导焊、深熔焊焊缝横剖面宏观图片各一张。、焊缝为有缺陷，分别指明气孔、夹杂物、裂纹等缺陷

8、。、宏观组织图片请标明放大倍数。试验焊接参数选择表焊缝编号参数444546脉冲能量(J)2.002.803.60脉冲宽度(ms)3.03.03.0脉冲频率(Hz)131313光斑直径(mm)0.400.400.40状态良好裂纹裂纹焊缝编号参数505152535455脉冲能量(J)2.602.803.604.405.206.00脉冲宽度(ms)5.05.05.05.05.05.0脉冲频率(Hz)131313131313光斑直径(mm)0.400.400.400.400.400.40状态裂纹裂纹裂纹裂纹裂纹裂纹焊缝编号参数5657585960脉冲能量(J)2.004.006.008.0010.00

9、脉冲宽度(ms)3.03.03.03.03.0脉冲频率(Hz)1313131313光斑直径(mm)0.800.800.800.800.80状态裂纹良好良好裂纹裂纹焊缝编号参数62636465脉冲能量(J)2.604.006.008.00脉冲宽度(ms)5.05.05.05.0脉冲频率(Hz)13131313光斑直径(mm)0.800.800.800.80状态裂纹良好良好裂纹激光焊接研究组2008-11附录二：脉冲激光焊接Cr12钢自熔焊焊缝形貌尺寸测试结果一、各焊道焊缝横剖面形貌尺寸检测数据1、脉冲宽度tp=3.0ms 脉冲频率F=13Hz 光斑直径d=0.4mm试样编号焊缝编号脉冲能量E/J

10、焊缝熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm4412.000.1940.5970.3240.05320.1940.5910.3130.05630.2090.6040.3110.053平均值0.1990.5970.3160.0544512.800.4390.7740.3240.08620.4530.6810.3200.08330.4400.7140.3190.070平均值0.4440.7230.3210.0804613.600.6890.8430.3460.06620.7510.8810.3900.09630.6430.8170.3390.087平均值0.6940.8470.

11、3580.083曲线图2、脉冲宽度tp=5.0ms 脉冲频率F=13Hz 光斑直径d=0.4mm试样编号焊缝编号脉冲能量E/J焊缝熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm5012.600.2330.6630.3610.06320.1840.6470.4360.06330.1790.6660.4590.086平均值0.1990.6590.4190.0715112.800.2770.6630.3900.08420.2930.6560.3710.08230.2890.6760.3890.074平均值0.2860.6650.3830.0805213.600.5010.8210.38

12、90.09620.5060.7930.3770.10130.4890.7610.3510.094平均值0.4990.7920.3720.0975314.400.7530.8600.3830.13420.7010.8770.3970.11330.6780.8970.3830.106平均值0.7120.8780.3880.1185415.200.9090.9400.4360.10720.8910.9970.4330.12930.8230.9530.4090.099平均值0.8740.9630.4260.1125516.001.0761.0670.4760.16121.0831.0070.4790.

13、19031.0861.0440.4720.185平均值1.0821.0390.4760.169曲线图3、脉冲宽度tp=3.0ms 脉冲频率F=13Hz 光斑直径d=0.8mm试样编号焊缝编号脉冲能量E/J焊缝熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm5612.000.0690.4990.276020.0610.4900.331030.0540.5170.3590平均值0.0610.5020.32205714.000.1230.8470.694020.1370.8660.6760.01930.1210.8470.6790平均值0.1270.8530.6830.0065816.0

14、00.1891.0160.6410.05620.1900.9990.6260.07430.2011.0190.5340.077平均值0.1931.0110.6000.0695918.000.2111.0690.7330.07320.2431.0670.6370.08730.2751.0760.5000.086平均值0.2431.0710.6230.08260110.001.2061.4310.3970.16121.4221.3830.4280.14531.3061.4190.3860.119平均值1.3111.4110.4040.142曲线图4、脉冲宽度tp=5.0ms 脉冲频率F=13Hz

15、光斑直径d=0.8mm试样编号焊缝编号脉冲能量E/J焊缝熔深H/mm表面宽度B/mm半深宽度b/mm凹下深度h/mm6212.600.0930.6070.330020.0840.5910.300030.0890.6000.3170平均值0.0890.5990.31606314.000.1260.7770.589020.1160.7690.594030.1140.7590.5810平均值0.1190.7680.58806416.000.2070.8930.6940.04620.1870.9360.7230.04230.1840.9310.7000.032平均值0.1930.9200.7060.0

16、406518.000.2261.0410.6860.05420.2401.0340.7210.08730.2291.0530.7300.071平均值0.2321.0430.7120.071曲线图二、各焊道焊缝横剖面宏观图片及缺陷图片1、传导焊焊缝横剖面宏观图片 （注：深熔焊焊缝均有缺陷故未给出） 63#2、焊缝缺陷宏观图片 (注：以下图片未标明的均为100 X) 46# 50# 51# 52# 53# 54# 55# 58# 60#（50 X ） 65#附录三：Cr12钢自熔焊数据处理结果试样编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm4420.1990.597452.80.4440.723

17、463.60.6940.847脉冲能量（J）熔深H（mm）HEY = A + B * XParameterValueError-A-0.420580.00519B0.309370.0018-R0.99998公式表面宽度B（mm）脉冲能量（J）BEY = A + B * XParameterValueError-A0.284830.00207B0.156257.21688E-4-R0.99999公式试样编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm502.60.1990.659512.80.2860.665523.60.4990.792534.40.7120.878545.20.8740.963

18、556.01.0821.039熔深H（mm）脉冲能量（J）HEY = A + B * XParameterValueError-A-0.432550.03327B0.253960.00777-R0.99813公式焊缝横截面形貌尺寸（mm）脉冲能量（J）BEY = A + B * XParameterValueError-A0.360580.02122B0.115140.00496-R0.99631公式焊缝编号脉冲能量E/J熔深H/mm表面宽度B/mm5620.0610.5025740.1270.8535860.1931.0115980.2431.07160101.3111.411熔深H（mm）脉冲能量（J）HEModel: Lorentz R2= 0.99604y00.08446(177)0.13448xc10.82567(177)11.70361w1.45041(177)15.00341A6.41455(177)111.84607脉冲能量（J）表面宽度B（mm）BEY = A + B1*X + B2*X2 + B3*X3ParameterValueError-A-0.36340.1664B10.592630.10875B2-0.090830.02018B30.0