專利名稱：激光在低活化馬氏體鋼焊接中的應(yīng)用及焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特指激光焊接在中國(guó)低活化馬氏體鋼焊接中的應(yīng)用及焊接方法。
背景技術(shù)：
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核聚變能被認(rèn)為是滿足人類未來(lái)能源需要的潛在技術(shù)。低活化鐵素體/馬氏體鋼(Reduced Activation Ferritic/Martensitic steels， RAFMs)由于具有較低的輻照腫脹和熱膨脹系數(shù)、較高 的熱導(dǎo)率等優(yōu)良的熱物理、力學(xué)性能，以及相對(duì)較為成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，因此被普遍認(rèn)為是未 來(lái)聚變示范堆和聚變動(dòng)力堆的首選結(jié)構(gòu)材料。CLAM鋼是中國(guó)近年研制的具有完全自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的低活化馬氏體鋼。焊接是其走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。RAFM鋼對(duì)焊接要求比較 苛刻，退火、回火溫度和時(shí)間的變化會(huì)造成焊縫性質(zhì)的較大變化，材料在焊接加工過程中， 焊接接頭區(qū)各部分性能、組織和化學(xué)成分會(huì)發(fā)生較大變化，焊縫容易出現(xiàn)焊縫韌性降低、時(shí) 效傾向、熱影響區(qū)(HAZ)軟化現(xiàn)象和冷裂紋、IV型裂紋等焊接缺陷，受輻照后可能會(huì)出現(xiàn) 輻照脆化、氣泡、腫脹等現(xiàn)象，同時(shí)焊接還會(huì)對(duì)材料的腐蝕性能產(chǎn)生較大的影響。而關(guān)于CLAM 鋼焊接方面的研究還很少，僅有關(guān)于熱等靜壓擴(kuò)散焊的初步研究[報(bào)道。熔焊被認(rèn)為是包層構(gòu) 件獲得良好質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，到目前為止，尚未見CLAM鋼激光焊相關(guān)的研究報(bào)道，于是利 用新的焊接技術(shù)來(lái)獲得可靠的焊接接頭成為一個(gè)至關(guān)重要的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的在于提供激光焊接在CLAM鋼焊接中的應(yīng)用及焊接方法，本發(fā)明結(jié)合CLAM 鋼的焊接特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)，利用激光焊接CLAM鋼，焊后焊縫接頭平整美觀，無(wú)裂紋孔洞產(chǎn) 生，從而大大提高了該鋼焊接接頭的綜合性能。
激光焊接CLAM鋼的焊接方法為焊接前，CLAM鋼試樣焊接接頭處用金相砂紙打磨， 并用丙酮清洗，然后用Nd:YAG激光器進(jìn)行激光焊接。
所述的Nd:YAG激光器為燈泵譜連續(xù)Nd:YAG激光器。 激光焊接過程中用惰性氣體作為保護(hù)，所用的惰性氣體優(yōu)選為氬氣。 焊接過程中，離焦量在0 -lmm。
激光焊接條件為:激光輸出功率P-3 4KW,焊接速度V=9 25mm/s，光斑直徑d=0.5 lmiru
上述工藝條件均是發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)優(yōu)化、篩選出來(lái)的最佳工藝參數(shù)。在此工藝下可獲得良好的焊接質(zhì)量。與其他本焊接方法相比，本發(fā)明激光焊接具有以下特點(diǎn)
1、 聚焦后的激光具有很高的功率密度(105 107W/cm2)，焊接以深熔的方式進(jìn)行；
由于激光加熱的范圍小，在相同功率和焊接厚度條件下，焊接速度快，熱輸入小，熱影響小， 焊接應(yīng)力和變形??；
2、 激光能發(fā)射、透射、能在空間傳播相當(dāng)距離而衰減很小，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離或一些難以 接近的部件的焊接；
3、 一臺(tái)激光器可供多個(gè)工作臺(tái)進(jìn)行不同的工作，即可焊接，又可切割、合金化和熱處理;
4、 激光不受電磁場(chǎng)影響，不存在射線保護(hù)，也不需要真空保護(hù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)合CLAM鋼的特點(diǎn)，首次采用高能束激光焊接CLAM鋼， 穿透焊接，焊接厚度4 6mm，獲得了良好的焊接結(jié)果，焊接后焊縫接頭宏觀平整美觀，無(wú) 裂縫孔洞產(chǎn)生，顯微組織分析、硬度測(cè)試、拉伸試樣分析顯示該焊接接頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾 雜，無(wú)氣孔，熔合良好，因而大大提高了CLAM鋼焊接接頭的綜合性能。


圖l實(shí)施例1的焊接接頭截面照片 圖2實(shí)施例1的焊接接頭顯微組織 圖3實(shí)施例1的焊接試樣拉伸照片 圖4實(shí)施例2的焊接接頭截面照片 圖5實(shí)施例2的焊接接頭顯微組織 圖6實(shí)施例2的焊接接頭截面照片
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例l: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對(duì)試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進(jìn) 行焊接，離焦量Omm,在激光輸出功率P:4KW，焊接速度V=9mm/s，光斑直徑d:0.5mm， 保護(hù)氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度6mm。經(jīng)過斷面和顯微組織分析，結(jié)果顯示 該焊接接頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾雜，無(wú)氣孔，熔合良好，焊接接頭截面照片和顯微組織圖片分 別如圖1和圖2所示；對(duì)焊接試樣進(jìn)行拉伸試樣，試樣在母材處斷裂，未在焊縫和熱影響區(qū) 斷裂，焊縫性能良好，如圖3所示。
本發(fā)明的實(shí)施例2: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對(duì)試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進(jìn)行焊接，離焦量0mm，在激光輸出功率P-3.5KW，焊接速度V=25mm/s，光斑直徑d=0.5mm， 保護(hù)氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經(jīng)過斷面和顯微組織分析，結(jié)果顯示 該焊接接頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾雜，無(wú)氣孔，熔合良好，焊接接頭截面照片和顯微組織圖片分 別如圖4和圖5所示；對(duì)焊接試樣進(jìn)行拉伸試樣，試樣在母材處斷裂，未在焊縫和熱影響區(qū) 斷裂，焊縫性能良好，如圖6所示。
本發(fā)明的實(shí)施例3: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對(duì)試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進(jìn) 行焊接，離焦量0mm，在激光輸出功率P-4KW，焊接速度V=15mm/s，光斑直徑d-0.5mm， 保護(hù)氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經(jīng)過顯微組織分析結(jié)果顯示該焊接接 頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾雜，無(wú)氣孔，熔合良好。
本發(fā)明的實(shí)施例4: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對(duì)試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進(jìn) 行焊接，離焦量-lmm，在激光輸出功率P-3.5KW，焊接速度V-20mm/s，光斑直徑d=lmm， 保護(hù)氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經(jīng)過顯微組織分析結(jié)果顯示該焊接接 頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾雜，無(wú)氣孔，熔合良好。
權(quán)利要求
1、激光焊接在CLAM鋼焊接中的應(yīng)用。
2、 激光焊接CLAM鋼的焊接方法，具體為采用Nd:YAG激光器對(duì)CLAM鋼進(jìn)行激光焊接。
3、 權(quán)利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于焊接前，CLAM鋼試樣焊接接頭 處用金相砂紙打磨，并用丙酮清洗。
4、 權(quán)利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于Nd: YAG激光器為燈泵譜連續(xù)Nd: YAG激光器。
5、 權(quán)利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于激光焊接過程中采用氬氣作為保護(hù) 氣體。
6、 權(quán)利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于激光輸出功率P=3 4KW，焊接 速度V=9 25mm/s,光斑直徑d=0.5 lmm,激光焊接過程中，離焦量為0 -lmm。
7、 權(quán)利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量0mm，激光輸出功率P=4KW， 焊接速度V-9mm/s，光斑直徑d=0.5mm，焊接厚度6mm。
8、 權(quán)利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量Omm，激光輸出功率P=4KW， 焊接速度15mm/s，光斑直徑di.5mm，焊接厚度5mm。
9、 權(quán)利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量為0 mm，激光輸出功率 P=3.5KW，焊接速度V-25mm/s，,光斑直徑d=0.5mm，焊接厚度5mm。
10、 權(quán)利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量為-Imm，激光輸出功率 P=3.5KW,焊接速度V=20mm/s，光斑直徑d-lmm,焊接厚度5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，公開了激光焊接在CLAM鋼焊接中的應(yīng)用及焊接方法，將CLAM鋼采用線切割，焊接前用金相砂紙對(duì)焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后用Nd:YAG激光器進(jìn)行激光焊接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首次采用激光焊接CLAM鋼，穿透焊接，焊接厚度在4-6mm，獲得了良好的焊接效果。焊后焊縫接頭宏觀平整美觀，無(wú)裂紋孔洞產(chǎn)生，顯微組織分析顯示該焊縫接頭無(wú)焊接缺陷，無(wú)夾雜，無(wú)氣孔，熔合良好，大大提高了CLAM鋼焊接接頭的綜合性能。
文檔編號(hào)B23K103/04GK101559540SQ20091002730
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者健 王, 雷玉成, 韓明娟 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)