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对于激光搭接焊镀锌板出现的飞溅和气孔的解决方法
来源 : www.crenes.com

针对激光搭接焊镀锌板出现的飞溅和气孔等缺陷,在搭接焊部位采用镍镀层(熔点为1453℃)代替锌层以避免锌蒸气的不利影响,尽管取得了满意的效果,但增加了成本。所以,应该从焊接工艺上来解决锌蒸气所引起的缺陷。

(1)间隙逃逸、或细缝逃逸为了便于锌蒸气逃逸,焊前在搭接板间加入一定厚度的垫片形成板间间隙,大小在0.10.2mm之间,且随着锌层厚度增加,要求间隙也略微增大。这是一种有效的方法,但存在诸多缺点,如对预留间隙的精度要求高,焊接过程中由于板材的热变形以及镀层厚度变化都会改变间隙尺寸,在生产中难以控制,增加了工作强度。一种类似但更为简易的方法就是通过激光造窝技术事先在被焊板材的一面上形成一定数量的激光窝,而激光窝周边熔化凝固后的金属高于待焊板平面,搭接时可以获得0.150.18mm的板间间隙,为锌蒸气逃逸提供通道。

(2)合金化、在理论上,添加的异种元素如果能与锌发生化学反应,生成高熔点合金均可满足要求。通过在被焊镀锌板之间加入一定厚度的铝箔以达到控制锌蒸气目的,获得成形及性能合格的接头。

中对双束激光工艺进行试验研究,YAG激光在搭接镀锌板上切出一细缝作为锌蒸气的逃逸通道,随后的CO2激光焊完成焊接,切割细缝与焊接过程几乎同时进行,但这种方法对焊接过程激光束位置及参数控制难度较大,而且在接头中无法完全避免飞溅和气孔的形成。

(3)小孔逃逸、稳定及伸长的小孔为锌蒸气提供逃逸通道。采用3kW的Nd:YAG激光器在无保护气体作用下对3种表面的DX54D板进行搭接焊对比试验,即裸板和锌层厚度分别为7、20μm的热浸镀锌板(GI)。焊接速度和表面状态对焊缝缺陷比例的影响,发现镀层厚度为20μm的焊接接头质量要优于镀层为7μm的接头质量,之前也得出过类似结论[18]。同时,焊速降低有利于小孔稳定及锌蒸气逃逸,但仍需要配合其他途径以获得无缺陷焊缝。电弧辅助激光焊提供了一可行方案,即焊接时电弧焊(GTAW)和激光焊两者保持同步,且保持一定距离以避免电弧等离子体和激光等离子体之间的相互干涉而造成焊接过程不稳。这种焊接工艺获得的焊缝成形性好,焊缝表面光滑平整,没有飞溅、气孔等缺陷。其中,电弧焊的作用是对钢板预热,焊缝区域的中间锌层由于热膨胀,部分锌蒸气从中间层的两侧跑出,部分锌被转化成氧化锌,氧化锌的熔点(>1900℃)比锌的沸点(906℃)高得多,而且可以提高钢板对激光的吸收率,有利于获得稳定小孔,为剩下的锌蒸气释放提供通道。但是,这种工艺要求激光束与电弧焊的焊枪之间保持精确的偏置,限制了其在汽车工业中的应用。


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