不锈钢激光焊接工艺参数的优化

不锈钢激光焊接的工艺参数优先

第２９卷第４期

２００６年

９月

０ＲＤＮＡＮＣＥ

兵器材料科学与工程

ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

、，．０１．２９Ｓｅｐ，

ＮＯ．４２００６

不锈钢激光焊接工艺参数的优化

闫青亮韩国明李建强郭小辉

（天津大学材料科学与工程学院．天津３０００７２）

摘要：在３０４不锈钢的激光深熔焊中，采用二次通用旋转回归设计方法设计了试验方案，建立了以激光功率、焊接速度和离焦量为因子的焊缝形状数学模型。利用最优化技术，建立了激光焊接工艺参数优化方程。采用ＭＡＴＬＡＢ软件优化工具包，用建立的优化模型分析深熔激光焊接规范参数和焊缝形状之间的关系，得到了在本试验条件下，对于一定熔宽条件下可获得最大熔深的工艺参数，用于激光焊接参数的预测。关键词：不锈钢；激光焊接；工艺参数；优化中图分类号：ＴＧ４５６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００４—２４４Ｘ（２００６）０４—１８

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激光焊接是当今先进的材料加工方法之一。激光焊接与其它传统焊接工艺相比，有着许多优点。其最主要的优势之一就是能够将激光束集中于非常狭小的区域，从而产生高能量密度的热源，该集中热源快速沿着被焊材料移动，实现材料的连接。由于激光焊接具有高能量密度、高效率、高精度、柔性好等优点而受到了广泛重视，并且已经应用于航天航空、汽车制造等材料加工及之其它制造领域。随着激光焊接应用的增加，人们对激光焊接过程的研究也更加重视。

在激光焊接过程中，要为某些材料制定合适的激光焊接工艺，往往需要进行大量的前期试验，耗费大量的人力、物力、财力。为此建立深熔激光焊接的数学模型及激光焊接工艺优化预测模型，对于预测焊接结果，实现激光焊接工艺参数预选和优化，减少工艺试验次数，甚至控制激光焊接过程，

防止出现焊接缺陷都具有十分重要的意义，也是研究的一个重要任务。因而国内外对深熔激光焊接工艺及数学模型的建立进行了大量研究【ＪＪ。

本文通过三因子二次回归通用旋转组合设计设计了激光焊接试验，在实验的基础上，建立了不锈钢深熔激光焊熔池形状与各个参数的关系，并且对其进行了优化。用建立的优化模型分析深熔激光焊接规范参数和焊缝形状之间的关系，用于激光焊接参数的预测。

１、试验设备与材料

试验采用的激光焊机为ＰＲＣ４０００型Ｃ０２激光器，最大输出功率为４ｋｗ，输出激光的模式为基模，光斑直径为０．４ｍｍ，透镜焦距为１９０．５ｒａｍ（７．５ｉｎ），保护气体为氩气，同轴加气，气体流量为６Ｌ／ｍｉｎ。

试验材料为３０４不锈钢，试件的尺寸为２００Ｘ

作者简介■闫青亮，男，１９ＳＯａ－出生，天津大学材料加工专业硕士研究生．主要从事焊接过程模拟与仿真ＫＳＭＴ

再流焊工艺的研究．

邮箱：天津大学材料学院ｌ号信箱

邮编：３０００７２

Ｅｍａｉｌ：ｑｉｎｇｌｉａｎｇｋｓ日ｅｙｏｕ．ＣＯａｌ

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