低碳钢的激光焊接
浅谈低碳钢的焊接性与焊接缺陷的预防措施
浅谈低碳钢的焊接性与焊接缺陷的预防措施随着低碳钢在工业生产中的广泛应用，对其焊接性能和焊接缺陷的预防措施也越来越受到关注。
低碳钢是一种含碳量较低的钢铁材料，具有良好的可塑性和焊接性能，因此在制造行业中得到了广泛应用。
在实际的焊接过程中，由于操作不当或者材料本身的特性，往往会产生一些焊接缺陷，影响到焊接接头的质量和使用性能。
了解低碳钢的焊接性能和预防焊接缺陷的措施，对保证焊接质量具有重要意义。
一、低碳钢的焊接性能低碳钢具有较好的焊接性能，主要表现在以下几个方面：1. 熔化性能：低碳钢的熔化温度较低，熔池流动性好，易于形成均匀的焊缝。
2. 化学成分：低碳钢的化学成分稳定，含有较少的合金元素，不易在焊接过程中发生气孔、夹杂物等问题。
3. 焊接热影响区（HAZ）：低碳钢的焊接热影响区较小，热影响性能好，对基体金属的影响较小。
4. 机械性能：低碳钢的焊接接头强度高，韧性好，易于进行各种焊接工艺。
低碳钢的焊接性能较好，适合进行各种焊接工艺，如电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
在实际的焊接过程中，仍然需要注意一些预防措施，以避免焊接缺陷的产生。
二、焊接缺陷的预防措施1. 气孔：气孔是焊接过程中常见的缺陷之一，主要是由于焊接熔池中溶解的气体在凝固时未能完全排出所致。
预防气孔的关键是要提高焊接材料的纯净度，控制焊接电流、电压和焊接速度，加强熔化剂的使用，尽量减少焊接材料和环境中的杂质。
在焊接过程中应注意熔池的稳定性，避免熔池的剧烈波动和飞溅。
2. 夹杂物：夹杂物是由于焊接材料或环境中的杂质被夹入焊缝中而形成的缺陷。
预防夹杂物的关键是要加强焊接材料的清洁处理，控制焊接热源的稳定性和焊接速度，保证焊接过程中焊缝的形成和凝固过程中的连续性和完整性，减少焊接过程中的振动和杂质的混入。
3. 焊接裂纹：焊接裂纹是焊接过程中一种常见的缺陷，主要是由于焊接残余应力、组织性能不佳等因素所引起。
预防焊接裂纹的关键是要控制焊接过程中的分类温度和残余应力，避免焊接接头的急剧冷却和应力集中。
低碳钢焊接技术要点及缺陷分析
低碳钢焊接技术要点及缺陷分析
低碳钢焊接技术是一种常用的金属材料焊接工艺，具有广泛的应用领域。
下面将介绍低碳钢焊接技术的要点及常见的缺陷分析。
1. 选择合适的焊接材料：低碳钢焊接常用的焊材包括焊丝和焊条，选择合适的焊材能够提高焊缝的强度和耐腐蚀性。
2. 控制焊接参数：焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度等，合理控制这些参数能够提高焊接质量和效率。
3. 预热和热输入控制：为了防止焊接时产生裂纹和变形，需要对低碳钢材料进行预热。
热输入也需要进行合理的控制，以避免产生过多的热应力。
4. 选择合适的焊接方法：低碳钢焊接常用的方法有包括电弧焊、气体保护焊、激光焊等，根据实际应用需求选择合适的焊接方法。
1. 焊缝缺陷：低碳钢焊接过程中常见的焊缝缺陷有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等。
这些缺陷会影响焊接接头的强度和密封性。
2. 焊接变形：低碳钢焊接容易产生焊接变形，主要是由于焊接时产生的热应力引起的。
焊接变形会影响零件的装配和使用，需要采取相应的措施进行控制。
3. 焊接残留应力：低碳钢焊接后会产生残留应力，长时间的残留应力会导致焊接接头的疲劳断裂。
需要通过热处理或其他方法来消除残留应力。
4. 金属氧化：低碳钢焊接过程中，焊接区域容易产生氧化，影响焊缝的质量。
需要注意保护焊接区域，避免氧气进入焊接区域。
低碳钢焊接技术要点包括选择合适的焊接材料、控制焊接参数、预热和热输入控制、选择合适的焊接方法；常见的缺陷包括焊缝缺陷、焊接变形、焊接残留应力和金属氧化。
通过合理控制焊接过程，可以提高低碳钢焊接接头的质量和性能。
激光焊接两种异常现象的分析
激光焊接两种异常现象的分析提要：研究了在激光焊接中出现的两种异常现象，即焊缝的缩颈和表面凸起现象。
结果表明：焊缝截面的缩颈是因激光束的偏振、小孔壁聚焦、小孔内高压金属蒸气的动态行为引起的；表面凸起是因组织的变化、熔池熔体的流动、热膨胀与热应力引起的。
关键词：激光焊接异常现象焊缝成型1 引言激光焊接采用高能束的激光作为热源，与传统焊接方法相比具有速度快、组织细腻、热影响区小、成型好等特点。
但在激光焊接中，经常会出现两种异常现象，即焊缝截面的缩颈和表面凸起，如图1所示。
焊缝截面的缩颈是指在激光焊缝截面上，在熔深的中段焊缝呈现收缩特征，出现焊缝的上下两端宽、中间窄的现象。
在激光焊接中一般并不添加焊丝等填充材料，但在焊接后焊缝表面常出现凸起，这往往影响了激光焊接的表面光洁度。
对此现象很多激光焊接工作者都没有给予应有的重视。
在实际某些应用中，如汽车蒙皮、汽车底盘钢板对焊后表面质量要求很高，不允许有任何不平。
在一些精密零件的激光焊接也对此有着严格要求，任何表面的不平整都可能造成功能失效或者对使用有严重影响。
因此探索这两种现象的形成机理，对于控制焊缝的成型、提高焊缝质量是很重要的。
本文通过多角度、多侧面的分析，对其进行了具体的解释。
2 理论分析2．1 焊缝截面的缩颈现象激光焊缝截面的缩颈现象，与激光焊接的特性是分不开的。
经大量的研究和试验，分析认为缩颈现象这个特征的形成是由于下列因素所造成的。
①激光束的偏振激光是一种电磁波，具有偏振性。
高功率CO2激光器输出的是偏振面不固定的线偏振光。
工件金属表面对入射光中S成分的反射率Rs与P成分的反射率Rp不同。
由于高功率激光焊接时，产生深的小孔，并且激光沿焊缝移动，造成小孔前侧壁的倾斜，其斜面的法向与激光束的中心线成θ角，θ一般在75°～85°之间。
在这种入射角很大的情况下，偏振面与入射面平行的P光和垂直的S光反射系数相差很大。
S光几乎全部被反射，Rs接近于1.0，而P光则大部分被吸收，反射率只有0.3～0.4，如图2所示。
激光焊接实验报告
激光焊接实验报告一、实验目的1、理解激光焊接的基本原理及特点，熟悉运用激光进行金属焊接的具体过程。
与YAG 两种激光器的焊接过程，理解其焊接方式的条件及形成机理。
2、观察CO23、掌握激光焊接机床及机械手的基本操作步骤和方法，能够进行简单的焊接操作。
4、掌握金相测量方法，观察和记录焊接实验现象，测量熔深、熔宽，并对焊接结果进行合理分析。
5、了解激光焊接的应用。
二、实验原理2.1 激光焊接原理激光焊接采用连续或脉冲激光束实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。
功率密度小于104 ~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。
图1 是CO2 激光器焊接结构图。
激光器焊接结构图图1 CO2在焊接金属的过程中，随着激光功率密度提高，材料表面会发生一系列变化，其包括表面温度升高、熔化、气化、形成小孔并出现光致等离子体。
不同功率密度激光焊接金属材料时的主要过程如图2所示。
当激光功率密度小于104W/cm2数量级时，金属吸收激光能量只引起材料表层温度的升高，并没有发生熔化。
当功率密度在大于104W/cm2小于106W/cm2数量级范围内时，金属料表层发生熔化。
功率密度达到106W/cm2数量级时，材料表面在激光束的作用下发生气化，在气化反冲压力的作用下，液态熔池向下凹陷形成深熔小孔。
同时，伴随有金属蒸汽电离形成光致等离子体的现象。
当功率密度大于107W/cm2时，光致等离子体将逆着激光束的入射方向传输，形成等离子体云团，出现等离子体对激光的屏蔽现象。
图2 不同功率密度激光辐照金属材料的主要物理过程2.2激光焊接模式根据是否产生小孔效应可以把激光焊接分为两种模式，即热导焊模式和深熔焊模式。
2.2.1、激光热传导焊接激光加热加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池，如图3（a）所示。
低碳钢激光焊接温度场模拟
低碳钢激光焊接温度场模拟发表时间：2019-08-07T15:48:34.093Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：王泽三王振品孟凡鸿[导读] 激光焊接更加稳定和可靠，需要确定何种焊接工艺是合理的。
中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000摘要:由于与其他焊接方法相比，激光焊接的能量密度高，而且其热影响范围狭窄，因此其在工业生产中的应用范围越来越广，以便使激光焊接技术在工业中得到更广泛的应用，并使激光焊接工艺在工业中得到更广泛的应用。
激光焊接更加稳定和可靠，需要确定何种焊接工艺是合理的。
关键词：低碳钢；激光焊接；温度场模拟引言随着激光技术的发展，目前激光焊接在汽车制造业、造船业以及桥梁工业的应用越来越多。
尤其是在汽车制造行业，随着环境保护力度的加强，以及可持续发展政策力度的不断提高，本文主要对低碳钢激光焊接温度场模拟进行了有效的探讨。
1激光焊接的影响因素激光焊接的主要影响因素有：第一，能量的密度，能量密度简而言之就是将板片熔化的能力，当能量密度大的时候，板片会迅速达到熔点，对提升激光焊接效率及效果非常有利；第二，焊接速度，如果焊接速度过慢，在板片上停留时间较长，会对板片造成影响，可能会出现高温产生的漏洞，如果焊接速度过快，焊接效果会受到影响，很容易造成焊接不牢的情况；第三，材料的吸收能力，材料吸收能力具体是材料的导热程度、材料的熔点等物理特性，吸收能力指材料对激光的吸收能力，如果板片的材料对激光的吸收能力强，在激光焊接时，板片会迅速达到熔点，继而熔化、焊接，如果板片的材料吸收能力弱，会使激光焊接时间延长，焊接效果不容易控制；第四，焊接的脉冲波形及脉冲的宽度，脉冲的波形不同，激光的功能也是不同的，主要有焊接波形和切割波形两种。
如果使用不当，会对焊接造成影响，并且会导致板片反射一部分激光，影响焊接效果。
脉冲的宽度是指单个脉冲激光的持续时间，适当的脉冲宽度才能达到良好的焊接效果。
2激光焊线的数值模型激光焊接所选用的热源为激光束，具有很高的能量密度，能够迅速使材料熔化形成连续且美观的焊线，焊接接头的熔宽和熔深取决于焊接母材料和焊接工艺，同时又是评价焊接质量的重要参数。
CO2保护CMT焊接低碳钢工艺探讨
CO2保护CMT焊接低碳钢工艺探讨摘要：对CO2保护CMT焊接工艺进行了分析，探讨了CO2保护CMT焊接工艺参数对焊接接头组织、性能的影响，通过试验分析，总结出了CO2保护CMT焊接低碳钢的适宜工艺参数。
CO2保护CMT焊接是在CO2气体保护焊的基础上发展起来的一种高效、快速、高质量的焊接技术。
该技术可以利用高速气流，对液态金属进行强烈搅拌，将熔化金属形成较高的熔池温度，并形成一定厚度的熔池，避免了焊缝金属和母材金属发生氧化反应，有效地提高了焊接接头强度。
本文对CO2保护CMT焊接低碳钢工艺进行了分析和探讨，为今后在工程上更好地推广应用提供了参考。
关键词：CMT焊接；低碳钢；工艺；对接缝焊接随着我国经济的快速发展，对优质、高效、节能的焊接工艺及装备提出了更高的要求。
CO2气体保护焊作为一种高效、安全的焊接方法，具有工艺性能好、焊材成本低、设备简单等优点，因此，CO2气体保护焊广泛应用于焊接结构中。
但是由于CO2气体保护焊对工件表面清洁度要求较高，对操作者的技能水平要求也比较高，在工程实际中难以广泛推广应用。
为此，本文针对低碳钢CO2保护CMT焊接工艺进行了分析和探讨，在试验的基础上得出了适宜于低碳钢CO2保护CMT焊接工艺的适宜工艺参数。
通过试验研究，以期为低碳钢CO2保护CMT焊接工艺提供一定的理论依据和参考价值，以更好地指导实践。
1.试验方法及结果分析试验采用Q235低碳钢，焊接材料采用GMAW气体保护焊，采用直流反接，电流为70A，送丝速度为0.5m/min。
在试验过程中，试验参数为：焊接电流50A，焊接电压20V，焊接速度100mm/min。
分别采用以上参数对低碳钢Q235进行焊接。
采用X射线探伤对焊缝及热影响区的内部质量进行检测，并对焊缝进行微观组织观察及力学性能测试。
试件尺寸为Φ40mm×3mm×8mm（长×宽×厚）。
焊缝的宏观形貌和微观组织由光学显微镜观察得到。
激光热影响区宽度
激光热影响区宽度摘要：一、激光焊接简介二、304不锈钢的特性三、激光焊与氩弧焊的热影响区比较四、1.0mm 304不锈钢焊接的热影响区宽度五、结论与建议正文：激光热影响区宽度一、激光焊接简介激光焊接是一种高能量密度的焊接方法，通过激光束对焊接区域进行局部加热，使金属熔化并连接在一起。
激光焊接具有焊接速度快、熔接区域小、焊缝质量高等优点。
在众多焊接方法中，激光焊接被认为是最佳的选择，尤其在焊接薄板材料时表现出强大的优势。
二、304不锈钢的特性304不锈钢是一种奥氏体不锈钢，具有良好的耐腐蚀性和焊接性能。
在焊接过程中，304不锈钢的热影响区表现出独特的特性，与低碳钢相似，包括过热区、正火区和部分相变区。
不同的是，304不锈钢没有淬火区，只有过热的粗晶区（也是贫铬的敏化区域）。
三、激光焊与氩弧焊的热影响区比较在焊接304不锈钢时，氩弧焊的热影响区宽度大约为2到3mm。
而激光焊接的热影响区明显较小，尽管具体数值未知，但可以肯定的是，激光焊的热影响区比氩弧焊小得多。
四、1.0mm 304不锈钢焊接的热影响区宽度针对1.0mm的304不锈钢，激光焊接的热影响区宽度会受到多种因素的影响，如激光功率、焊接速度、束径等。
在实际操作中，焊接工程师需要根据具体情况调整参数，以获得最佳焊接效果。
一般来说，激光焊的热影响区宽度在1mm以下。
五、结论与建议综上所述，激光焊接在焊接304不锈钢时，其热影响区宽度明显小于氩弧焊。
对于1.0mm的304不锈钢，激光焊接的热影响区宽度在1mm以下。
在实际应用中，焊接工程师应根据具体需求和实际情况，合理选择焊接方法，并优化焊接参数，以实现高质量的焊接效果。
CO2气体保护的激光焊接12mm厚低碳钢板
５３
２试验结果和分析
成分分析可知，氧化物中主要是ｓｉ、Ｍｎ的氧化物。线探伤结果，焊缝总长为１５０
ｍｍ。可以看出，氩气保护条件下的焊缝中心出现大 量气孔，而ｃｏ：气体保护条件下则几乎无气孔出
现。在表ｌ中同时给出了焊接速度为Ｏ．３ ｒｎ／ｍｉｎ时 两种保护气体条件下得到的焊缝的主要化学成分， 与表中所示的母材成分相比可以看出，Ａｒ气保护下 的焊缝成分与母材相比没有明显变化，而ｃ０，保护 下的焊缝成分中氧的含量明显增高，ｃ．ｓｉ，Ｍｎ等元 素含量降低。这说明由于ｃ０：的氧化作用，ｃ，ｓｊ，
围５激光焊缝室温冲击韧性比较
ｎｇ．５ Ｉｍｐａｃｔ ａｂ∞ｒｂｅｄ ｅ聃ｒ盯０ｆｌ勰ｅｒ删凼ａｔ２９４ Ｋ
对冲击断口的观察表明，在焊接速度为０．３ ｒ∥ ｍ＿ｎ时，ｃｏ：气体保护的焊缝断口全部为韧窝状，是 典型的延性断裂，如图６ａ所示；而Ａｒ气保护下的焊 缝断口则是韧窝状和解理断口的复合形貌，图６ｂ显 示的是在断口中观察到的解理形貌。还可以观察到 二次裂纹的存在。当焊接速度为０．５ ｒｎ／ｍｌｍ，两种 保护气体下的焊缝断口都是韧窝状和解理断口的复 合形貌．只是在ｃＯ：保护的焊缝断口中的解理断口 面积的比例低于Ａｒ气保护。这说明，ｃＯ：保护下的 焊缝韧性好于同样条件下Ａｒ气保护得到的焊缝。
小于其它部位，而且侧面缺口有引导裂纹扩展的作 用，因此可以保证断裂发生在焊缝。当然，这种试样 得到的冲击值不能与标准试样相比，论文中主要探 索研究不同保护气体对焊缝性能的影响，因此为了 保证获得焊缝的韧性数据，采用了这种方法。冲击 试验的温度为室温，每个数据作三个试样。
采用ＴⅢｍｐｈ公司的Ｈｕ００６ＤＮｄ：ＹＡＧ激光 器，连续输出模式，透镜焦距为２００ｍｍ，焦点位置光 斑直径为０．６ｍｍ。焊接条件如表２所示，激光功率 为４ ｋｗ，保护气体流量为２０ Ｌ，ｍｉｎ。
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4. 作业思考题
1）低碳钢材料的焊接性良好，请说明原因有哪些？
2 ）低碳钢激光焊接头与手工电弧焊接头相比强度更高，可
能的原因有哪些？
低碳钢的激光焊接
课程名称：激光加工技术 主讲人：王文权 单位：浙江工贸职业技术学院
低碳钢的激光焊接
1. 教学目标了解低碳钢材的焊接性，掌握低碳钢激光焊接工艺
的特点。
2.低碳钢的激光焊接工艺
2.1 低碳钢的焊接性
1）成分特点
以Q235为例
表1 典型低碳钢的化学成分
2）焊接性 可焊性和焊接接头的使用性
2.3 低碳钢组织转变特点
激光焊接冷却 速度很快，有 可能形成M
图2 低碳钢焊接接头组织转变示意图
2.4 低碳钢激光焊接头特点
焊接热影响区窄，晶粒细小，杂质含量较母材下降，强 度一般高于母材，特别是有M形成时。
3. 小结
低碳钢焊接性良好，常用焊接方法都能获得满意的焊接
接头，激光焊接只需正常选择参数，接头强度一般略高于
图1 影响材料焊接性的因素
综合评价：低碳钢的焊接性良好，一般方法均可，无需特殊工艺 措施
2.2 激光焊接参数
5mm厚低碳钢板对接,建议参数如下： 激光功率： fiber laser 2.5KW 焊接速度：2.2m/min. 离焦量：-1mm
保护气体：100%Ar (20L/min.侧吹，
与板材平面成40度角） 装配间隙：＜0.5mm 根据试焊情况微调焊接速度。