为了解决汽车工业中车身镀锌板激光层叠搭接焊的问题, 提出一种在镀锌板层叠接合面辊压一定排气通道的工艺方法, 使之在零间隙下可获得一个较好的焊接效果。实验中对比了有无排气通道下, 零间隙层叠搭接的焊接质量, 从焊缝表面形貌、飞溅产生、焊缝组织、接头显微硬度及接头力学性能等方面进行了分析。结果表明, 辊压得到主排气通道深度为125.0μm、次排气通道深度为32.6μm的复合排气通道, 在激光功率为2500W、扫描速率为25mm/s时,可以获得外观成形及力学性能均满意的搭接接头。该研究对提高车身镀锌板激光叠焊工艺是有帮助的。

为了研究镀锌板激光切割工艺, 开展了Nd: YAG脉冲激光切割机切割厚度是0.5 mm的热镀锌板的工艺实验, 使用了氮气(N2)、氧气(O2)、氩气(Ar)和空气四种辅助气体。分别使用激光电源的不同工艺参数, 包括输出电流、脉冲脉宽、脉冲频率等, 通过多次实验测出最佳工艺参数, 氮气(N2)的最佳工艺参数为电流160 A、脉宽1 ms、频率60 Hz、加工速度400 mm/min; 氧气(O2)的最佳工艺参数为电流140 A、脉宽0.8 ms、频率50 Hz、加工速度450 mm/min; Ar能切开但挂渣较多的工艺参数为电流170 A、宽1.2 ms、频率65 Hz、加工速度300 mm/min; 空气的最佳工艺参数为电流160 A、脉宽1.0 ms、频率65 Hz、加工速度300 mm/min。通过测量切缝宽度以及观察挂渣量的多少, 判断切割质量, 得到结论: 氧气适用切割较厚镀锌板, 氮气适用切割薄镀锌板, 氩气切割镀锌板效果不佳, 针对本次实验, 空气切割质量最好。

研究了激光功率、焊接速度、离焦量这三个主要工艺参数对激光叠焊熔池深度和宽度的影响,通过正交试验,确定了基本工艺参数对焊缝质量影响的基本规律,得到了较宽的焊接工艺参数操作窗口,并确定了激光叠焊镀锌板的最佳工艺参数。

镀锌钢板激光搭接焊过程中, 锌蒸汽的行为对焊缝成形和焊接质量的影响很大, 通过创造一种有利于锌蒸汽逸出的途径是镀锌钢板激光搭接焊的研究重点。基于吸气的方式在熔池及小孔上方创造一个负压环境, 使锌蒸汽在焊接过程中顺利的逸出从而得到好的搭接接头质量, 试验中通过高速摄像, 测温等辅助手段来观察焊接过程中行为。研究发现, 通过吸气的方法可以获得外观成形和微观组织均满意的搭接接头。

为了研究激光入射角变化对车身用镀锌板的焊接性能的影响, 首先采用正交试验, 通过对焊接件外观形貌分析和进行拉剪试验, 得出了激光垂直入射时较理想的焊接参量, 然后在该理想参量下进行了不同入射角度下的镀锌板焊接试验, 分析了入射角改变对焊接件外观形貌、焊缝截面、焊缝板间连接宽度以及所承受的拉剪载荷的影响。结果表明, 激光入射角小于30°时焊缝外观形貌良好, 能承受较大的拉剪载荷且拉剪试验均断裂在母材区; 焊缝板间连接宽度对抗拉剪载荷有重要影响; 板间间隙微小变化对临界入射角值有较大的影响。

本文以CuSi3为钎料,电镀锌钢板为母材,CO₂激光为热源,对卷对接接头进行了激光填丝钎焊研究.试验过程中,通过改变钎焊工艺参数及激光入射方式,研究了镀锌钢板激光填丝钎焊在不同热输入下的钎缝外观成形规律.结果表明,激光功率和光斑直径是影响钎缝成形最重要的因素;倾斜入射激光可以改善钎缝成形质量.此外,对不同热输入和同一接头不同部位的界面结合情况和界面元素的分布进行了SEM观察和电子探针分析.结果表明,随着钎焊线能量的增加,Si、Mn元素容易在界面处出现偏聚;相对于接头上部,接头下部钎料与母材结合微弱,界面更容易出现Si、Mn、Zn元素的富集.

镀锌板以其优良的抗腐蚀性能而大量应用于汽车工业中 ,由于锌的熔点和气化温度较低 ,在焊接加热过程中极易挥发 ,从而导致气孔、裂纹等焊接缺陷 ,给镀锌板的焊接带来很大问题。激光填丝钎焊的低热输入与小加热区域的特点可有效解决镀锌板焊接的上述问题。本文研究了激光功率、光斑直径、加热时间等对钎料在镀锌板表面铺展行为的影响 ,并在此基础上对卷对接接头、对接接头、搭接接头的激光填丝钎焊工艺特点进行了试验研究 ,分析了镀锌板激光填丝钎焊的主要缺陷及其关键影响因素。