430铁素体不锈钢带状光纤激光填充焊的焊接工艺研究

简介随着镍，钼和钒等稀有金属价格上涨，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出现晶间腐蚀，缝隙腐蚀和点蚀等问题。 。影响其性能。铁素体不锈钢（FerriteStainlessSteel，简称FSS）与奥氏体不锈钢相比，不含镍，并且具有出色的耐高温氧化性和耐氯化物腐蚀性。它的成本低，线性膨胀系数小和优异的性能铁氧体不锈钢的抗热疲劳性使其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，因此加热后晶粒会明显长大。因此，传统的焊接方法会使焊接接头的晶粒严重变粗，从而使接头变脆。接头裂纹等问题严重影响了其使用性能。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，因此具有输入热量少，焊接速度快，长宽比大，焊接过程中焊接变形小等优点。熔化区小于MIG焊接，暴露于氧化环境的熔池表面积大大减少。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很小，可以减少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。在焊接过程中不会填充焊丝，仅将母材加热并熔化以形成接头。激光自熔焊会导致基材中某些合金成分蒸发，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未对准要求很高，通常小于0.1mm。激光丝填充焊技术可以解决上述激光自熔焊的局限性。它是填充焊丝或焊料以控制焊接缝线金的成分并改善接头的微观结构，并最终改善其性能。主要研究了2mm厚的430铁素体不锈钢带材激光填充焊丝的焊缝成形，组织和性能，并将提高焊缝激光焊接性能和装配要求的程度应用于铁氧体的应用。激光填充焊丝。不锈钢带的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，成品钢带尺寸为12000×140×2mm。采用对接法焊接。在测试之前，抛光试件的边缘，以确保对接间隙均匀，并用丙酮清洁对接。填充线是直径为1.0mm的308LSi线。基体材料和焊丝的化学成分示于表1。表1430铁素体不锈钢的化学成分（wt。％）1.2试验方法为了比较激光填充焊丝和激光自熔焊的区别，首先进行进行激光自熔焊测试，同时确保对接组件间隙小于0.1mm。钢板的原始状态存储在卷中，如图1所示。在焊接之前，需要通过切割获得钢板的所需长度，然后将钢板的两端拼接在一起形成焊接。由于激光自熔焊对焊接组装有很高的要求，因此传统上切割钢板剪切机容易扭曲，并且难以确保上下表面具有一致的接缝间隙。要获得高质量的工件接缝，请确保将间隙和未对准量控制在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。激光填充焊丝焊接测试分别在0.1mm和0.3mm的对接间隙处进行。在测试过程中，焊丝的延伸长度约为10-15mm。焊丝进给着落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，一部分焊丝作用。激光散焦量f为+ 10mm，此时的光点直径为1.1mm左右，比焊丝的直径稍大。通过吹送侧轴的氩气来保护焊缝表面，气体流速为25L / min。使用前送丝时，送丝角θ（焊丝与激光束的夹角）为45o。焊丝进给速度可以根据要填充的间隙和焊接速度来确定。为了获得均匀的焊缝形成，可以根据等于填充间隙的体积的焊丝填充量来确定焊丝进给速度。综合考虑，优化后的激光自熔焊和激光填充焊丝焊接工艺参数如表2所示。