430铁素体不锈钢光纤激光填充焊的焊接技术研究

引言随着稀有金属镍，钼，钒等价格的上涨，奥氏体不锈钢的应用和开发面临成本问题，奥氏体不锈钢的焊接接头容易发生晶间腐蚀，缝隙腐蚀和点蚀。影响其性能。与奥氏体不锈钢相比，铁素体不锈钢（FerriteStainlessSteel，缩写为FSS）不含镍，并且具有出色的耐高温氧化性和耐氯化物腐蚀性。其成本低，线性膨胀系数小和优异的性能铁素体不锈钢的耐热疲劳性能可以在各种腐蚀性介质环境中替代奥氏体不锈钢。但是，由于铁素体不锈钢在焊接过程中不会发生相变，加热后晶粒会明显长大，因此使用传统的焊接方法会导致焊接后的接头晶粒严重变粗，导致接头变脆，缝隙严重影响其性能。因此，有必要寻找一种新的焊接方法来解决上述问题并满足其性能。激光焊接作为一种高效，环保的焊接方法，近年来受到越来越多的关注。与传统的MIG焊接相比，激光焊接具有能量密度高，光斑尺寸小的特点，具有输入热量少，焊接速度快，长宽比大，焊接过程中焊接变形小等优点，因此焊接体积大。熔化区的面积小于MIG焊接的面积，因此大大减少了暴露于氧化环境的熔池的表面积。此外，激光焊接速度比MIG焊接快2-3倍。熔池暴露于氧化环境的时间也可以大大缩短。另外，激光焊接的热影响区非常小，从而可以减小由热影响区中的热引起的损坏程度。目前，最常用的激光焊接方法是激光自熔焊。焊丝在焊接过程中不会被填充，只有母材被加热并熔化以形成接头。在激光自熔焊过程中，母材中的某些合金成分会蒸发，从而导致不良的接头形成，甚至出现裂纹和气孔等缺陷。另外，由于激光聚焦点非常小，因此激光自熔焊对接头组件的间隙和错误边缘的数量有很高的要求，通常小于0.1mm。激光丝焊接技术可以解决激光自熔焊的上述局限性。它是填充焊丝或焊料，控制焊缝金的成分并改善接头的微观结构，并最终改善其性能。主要研究2mm厚的430铁素体不锈钢带状激光填充焊丝的焊缝形成，组织和性能，以及相对于激光焊接的焊接性能和装配要求的改进，用于铁氧体激光填充焊丝。不锈钢带焊接提供了理论支持。 1试验材料，方法和设备1.1试验材料试验材料为2mm厚的430铁素体不锈钢带，成品带尺寸为12000×140×2mm。通过对接连接进行焊接，在测试前抛光试件的边缘，以确保对接间隙均匀，并用丙酮清洁对接接头。填充焊丝为直径为1.0mm的308LSi焊丝。母材和焊丝的化学成分见表1。表1430铁素体不锈钢的化学成分（wt。％）1.2试验方法是比较激光焊丝和激光自熔焊的区别。首先，在对接组件间隙小于0.1mm的条件下进行激光自熔焊测试。钢带的原始状态以卷的形式存储。如图1所示，需要在焊接之前通过切割获得所需的钢带长度，然后将钢带的两端拼接在一起进行焊接以形成焊缝。由于对激光自熔焊的焊接和组装有很高的要求，因此由传统的剪切机获得的鳗鱼条板容易变形，并且拼接难以确保上表面和下表面之间的均匀缝隙。为了获得高质量的工件接头，请确保缝隙和错误边缘的数量控制在0.1mm之内。在焊接之前，使用激光切割设备代替传统的剪切机来切割钢带，然后进行激光焊接。激光丝焊接的焊接试验分别在对接间隙为0.1mm和0.3mm处进行。在测试过程中，焊丝突出长度约为10-15mm。焊丝进给点位于激光光斑的一半处，也就是说，一部分激光作用在基材上，另一部分作用在焊丝上。激光散焦量f为+ 10mm，光斑直径约为1.1mm，略大于焊丝直径。侧轴吹氩气以保护焊缝表面，气体流速为25L / min。采用预焊丝进给，焊丝进给角θ（焊丝与激光束的夹角）为45o。焊丝进给速度可以根据待填充的间隙和焊接速度来确定。为了获得均匀且均匀的焊接形成，可以根据填充焊丝的体积等于填充间隙的体积来确定焊丝进给速度。综上所述，激光自熔焊和激光丝焊的优化焊接工艺参数如表2所示。