Vol,21 No.6 夏锦华等：金刚石锯片的激光焊接 ·561· 3.0 当离焦量为-1.0mm时，可获得最大焊接深 侧吹Ar气 度，试验中还发现，焊速的变化对最佳离焦量影 2.0 人 响不大，就焦距和功率而言，焦距越短，功率越 未加侧吹 大，则离焦量也应随之增大. 1.0 (6)等离子体的控制.等离子体能反射、折射 0 和吸收入射的激光束，对激光束起着屏蔽作用， 0 0.50.70.9 1.1 1.3 使激光束损失能量，也使熔深下降。本试验采用 W/kW 侧吹Ar气的方法来控制等离子体，见图5. 图2熔深与激光功率的关系 等离子体控制对焊接熔深的影响，试验了侧 (4)焊接速度.激光深穿透焊时，焊速因小孔 吹气流量、侧吹喷嘴角度和喷嘴孔径. 效应而受到限制，实验发现，功率一定时，稳定的 a一侧吹角度 小孔对应于一定的焊速范围，焊速过快，小孔不 :一侧吹高度 稳定甚至不能形成：焊速过慢，小孔瘫塌，过低的 激光度 d一侧吹嘴孔径 焊速还会导致热能输入过大，焊缝组织、性能恶 化甚至出现宏观裂纹.图3是在试验条件下，焊 缝深度、宽度与焊速的关系，熔深、缝宽均随焊速 的增加而减少，当焊速大于15mm/s时，焊缝深宽 比大于1. 4.0r 缝宽 图5等离子体控制示意图 熔深 3.0 (7)光束偏移量.金刚石锯片的激光焊接，要 2.0 求焊接时光束不是直接作用于对接缝处，而是偏 向钢基一侧，即光束偏移量.试验表明，焊缝中的 0 气孔量对光束偏移量十分敏感，合适的偏移量可 0 10 20 30 焊速/mms1 以减少焊缝中的气孔. 图3焊缝深度、宽度与焊速的关系 假设焊缝中过渡层所占体积为V,孔隙度为 0,钢基所占体积为V2,其孔隙度为0.焊接时熔 (⑤)离焦量.试验发现，离焦量也影响焊接深 池中既无外来气体卷入，也无内部气体逸出，焊 度，离焦量是指光束焦点平面与被照射工件表面 后焊缝气孔率为8'，则： 的距离.当焦点面位于工件表面之上时，为下离 焦：反之为负离焦.图4是在一定条件下，熔深与 9919· 离焦量的关系曲线 从式中可以看出，随着减小，增大（即光 束偏向钢基侧)，则'减小，即焊缝气孔率下降. 3.0 2.2焊缝的成分组织及性能 在较佳工艺条件下，焊缝化学成分见表1. 表1焊缝成分（平均值） 2.0 元素 Ni Cr C Fe w/% 3.440.67 0.12余量 1.0 X线衍射分析表明，焊缝由a-Fe和y(Fe,Ni) 0.7 固溶体体组成，没有出现金属间化合物和金属碳 化物a-Fe的测量d值与标准d值存在差别，可以 -2.5 -2.0-1.5-1.0-0.500.51.0 推断a-Fe实际上是含有一定量碳原子的固熔体， 离焦量/mm 焊缝组织由焊缝成分和冷却速度等因素决 图4焊接熔深与离焦量的关系 定.激光焊接时焊缝成分不均匀性决定了其组织夏锦华等 金刚石锯片的激光焊接 侧吹 气 未加侧吹 当离焦量为一 时 ， 可获得最大焊接深 度 试验 中还发现 ， 焊速的变化对最佳离焦量影 响不大 ， 就焦距和 功率而言 ， 焦距越短 ， 功率越 大 ， 则离焦量也应随之增大 等离子体的控制 等离子体能反射 、 折射 和 吸收入射 的激光束 ， 对激光束起着屏蔽作用 ， 使激光束损 失能量 ， 也使熔深下 降 。 本试验采用 侧吹 气 的方法来控制等离子体 ， 见 图 等离子体控制对焊接熔深 的影响 ， 试验 了侧 吹气流量 、 侧吹喷嘴角度和 喷嘴孔径 繁遥嗽日 环帐 图 熔深与激光功率的关系 焊接速度 激光深 穿透焊时 ， 焊速因小孔 效应而受到限制 实验发现 ， 功率一定时 ， 稳定 的 小孔对应于一定的焊速范围 ， 焊速过快 ， 小孔不 稳定甚至不能形成 焊速过慢 ， 小孔瘫塌 ， 过低 的 焊速还会导致热能输入过大 ， 焊缝组织 、 性能恶 化甚至出现宏观裂纹 ‘ 图 是在试验条件下 ， 焊 缝深度 、 宽度与焊速的关系 熔深 、 缝宽均随焊速 的增加而减少 当焊速大于 时 ， 焊缝深宽 比大于 「 、 缝宽 激光度 一侧吹角度 八一侧吹高度 ‘卜侧吹嘴孔径 铜“ 畏轰 资 熔深 一 一 二一一一一 一一习一一一一 一一一二二竺乞 焊速加 · 一 ’ 圈 焊缝深度 、 宽度与焊速的关系 离焦量 试验发现 ， 离焦量也影 响焊接深 度 离焦量是指光束焦点平面与被照射工件表面 的距离 当焦点面位于工件表面之上时 ， 为下离 焦 反之为负离焦 图 是在一定条件下 ， 熔深与 离焦量的关系曲线 图 等离子体控制示意图 光束偏移量 金 刚石锯片的激光焊接 ， 要 求焊接时光束不是直接作用于对接缝处 ， 而是偏 向钢基一侧 ， 即光束偏移量 试验表 明 ， 焊缝中的 气孔量对光束偏移量十分敏感 ， 合适的偏移量可 以减少焊缝 中的气孔 假设焊缝 中过渡层所 占体积 为 私 ， 孔隙度为 ， 钢基所 占体积为 矶 ， 其孔隙度 为 焊接时熔 池 中既无外来气体卷入 ， 也无 内部气体逸出 ， 焊 后焊缝气孔率为 ‘ ， 则 映拟嗽娜月日 。 ， 环 口 ’ 万下二兮 芬 二 二甲一不 几不万二 。 厂 厂 厂 厂 从式 中可 以看 出 ， 随着 减小 ， 矶 增大 即光 束偏 向钢基侧 ， 则夕 减小 ， 即焊缝气孔率下 降 焊缝 的成分组织及性能 在较佳工艺条件下 ， 焊缝化学成分见表 表 焊缝成分 平均值 元素 从 乙气 软蜓遥日 一 一 一 一 一 离焦量 图 焊接熔深与离焦量的关系 线衍射分析表 明 ， 焊缝 由 一 和洲 ， 固溶体体组成 ， 没有 出现金属 间化合物和金属碳 化物以一 的测 量 值与标准 值存在差别 ， 可 以 推断“ 一 实际上是含有一定量碳原子 的固熔体 焊缝组 织 由焊缝成 分 和 冷却 速度等 因 素决 定 激光焊接 时焊缝成分不均匀性决定了其组织