本發(fā)明屬于焊接與連接，尤其涉及一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法。

背景技術(shù)：

1、超薄鐵素體不銹鋼因其出色的耐腐蝕性、抗氧化性和優(yōu)良的成型性能，在汽車、建筑、電子和能源等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，隨著對(duì)高性能材料需求的增長(zhǎng)，特別是在激光焊接過(guò)程中，這種材料在焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性方面遇到了挑戰(zhàn)。激光焊接以其高精度和高效率成為連接薄板材料的理想選擇，但在處理超薄鐵素體不銹鋼時(shí)，由于晶粒粗化和熱影響區(qū)組織不均勻，導(dǎo)致焊接接頭的力學(xué)性能顯著下降。

2、焊接過(guò)程中的高熱輸入會(huì)促使焊接區(qū)域晶粒迅速生長(zhǎng)，從而削弱焊接接頭的強(qiáng)度和韌性，尤其是在熱影響區(qū)（haz）和焊縫區(qū)域。這些問(wèn)題不僅引起了不均勻的力學(xué)性能，還降低了耐腐蝕性，使得這些區(qū)域在腐蝕環(huán)境中容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋和晶間腐蝕現(xiàn)象。

3、雖然現(xiàn)有技術(shù)如專利cn?118664079?a提出的通過(guò)調(diào)節(jié)激光功率、焊接速度及冷卻速率等工藝參數(shù)來(lái)優(yōu)化焊接接頭的組織結(jié)構(gòu)，已經(jīng)取得了一定成效，但仍然無(wú)法徹底解決晶粒粗化問(wèn)題，并且在提升焊接接頭耐腐蝕性方面的效果有限。此外，傳統(tǒng)的方法往往側(cè)重于提高接頭硬度或強(qiáng)度，而對(duì)接頭微觀組織的細(xì)化關(guān)注不足，特別是在應(yīng)對(duì)高溫和腐蝕介質(zhì)環(huán)境時(shí)，表現(xiàn)出較差的長(zhǎng)期使用性能。

4、為了進(jìn)一步增強(qiáng)超薄鐵素體不銹鋼焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性，細(xì)化焊接接頭晶粒顯得尤為關(guān)鍵。這不僅能有效提升材料的強(qiáng)度和硬度，還能改善其塑性和抗裂性能。通過(guò)控制焊接熱輸入并引入具有強(qiáng)化作用的陶瓷和合金粉末，可以實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化的目標(biāo)，同時(shí)提升抗腐蝕能力。例如，添加tic陶瓷粉末不僅能細(xì)化晶粒，還可以增強(qiáng)耐磨性；鎳粉和鐵粉等合金粉末則有助于改善耐腐蝕性和抗氧化性能。

5、綜上所述，針對(duì)超薄鐵素體不銹鋼在激光焊接過(guò)程中遇到的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化焊接工藝參數(shù)并合理選用添加劑，是提升焊接接頭綜合性能的有效途徑。因此，針對(duì)以上現(xiàn)狀，迫切需要開(kāi)發(fā)一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，以克服當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，旨在解決上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，包括以下步驟：

3、步驟一、選擇厚度為0.1mm-0.3mm的超薄鐵素體不銹鋼材料；在激光焊接前，采用機(jī)械清理和化學(xué)清洗方法對(duì)材料表面進(jìn)行處理，去除表面的油污、氧化物和其他污染物；

4、步驟二、根據(jù)焊接接頭的性能要求，配制焊接所需的粉末混合物；該粉末質(zhì)量百分比配比如下：tic粉末15%-20%、鎳粉5%-10%、鉻粉10%-15%、硅粉2%-5%，其余為鐵粉；

5、步驟三、激光焊接裝置由激光焊接頭、粉末輸送裝置、焊接臺(tái)和控制系統(tǒng)組成；激光焊接頭的入射角度設(shè)置為60°，粉末輸送裝置與待焊樣品的夾角調(diào)整為30°，確保送粉位置和激光焦點(diǎn)為同一點(diǎn)；

6、步驟四、激光焊接開(kāi)始時(shí)，激光焊接頭照射焊接接頭區(qū)域，激光束加熱焊接區(qū)域至熔化狀態(tài)；與此同時(shí)，通過(guò)粉末輸送裝置將預(yù)制的粉末混合物送入熔池區(qū)域；粉末與熔池中的金屬發(fā)生反應(yīng)，形成細(xì)化的晶粒和強(qiáng)化相；

7、步驟五、焊接完成后，對(duì)超薄鐵素體不銹鋼材料進(jìn)行校平處理，校平處理包括將焊接后的工件加熱，并通過(guò)機(jī)械力將其恢復(fù)至平整狀態(tài)，完成焊接操作。

8、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟二中，粉末的粒徑控制在20μm-50μm，粉末混合過(guò)程使用真空球磨設(shè)備進(jìn)行，混合過(guò)程中真空度保持在10-3pa，混粉時(shí)間為4-6小時(shí)。

9、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟三中，焊接參數(shù)設(shè)置為：激光功率為600w，焊接速度為10mm/s，激光焊接頻率為10hz，占空比為20%。

10、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟四中，粉末輸送裝置的送粉速度為5-8g/min。

11、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在步驟五中，焊接后的工件加熱至100℃-150℃，使用校平設(shè)備施加機(jī)械力，機(jī)械力的大小控制在1000n-3000n，通過(guò)逐步施力來(lái)平整焊接后的工件。

12、本發(fā)明提供的一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，具有以下有益效果：

13、通過(guò)表面處理、特定配比粉末混合物（含tic粉末15%-20%、鎳粉5%-10%、鉻粉10%-15%、硅粉2%-5%，其余為鐵粉）、精準(zhǔn)激光參數(shù)設(shè)置及校平處理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：相比未添加元素的對(duì)比例，可顯著提升焊接材料拉伸強(qiáng)度，降低腐蝕電流密度；且隨tic、鎳等元素含量增加，拉伸強(qiáng)度持續(xù)遞增，腐蝕電流密度遞減，有效改善材料力學(xué)性能與耐腐蝕性，同時(shí)保證焊接工件的平整度和尺寸精度。

技術(shù)特征：

1.一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，其特征在于，在步驟二中，粉末的粒徑控制在20μm-50μm，粉末混合過(guò)程使用真空球磨設(shè)備進(jìn)行，混合過(guò)程中真空度保持在10-3pa，混粉時(shí)間為4-6小時(shí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，其特征在于，在步驟三中，焊接參數(shù)設(shè)置為：激光功率為600w，焊接速度為10mm/s，激光焊接頻率為10hz，占空比為20%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，其特征在于，在步驟四中，粉末輸送裝置的送粉速度為5-8g/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，其特征在于，在步驟五中，焊接后的工件加熱至100℃-150℃，使用校平設(shè)備施加機(jī)械力，機(jī)械力的大小控制在1000n-3000n，通過(guò)逐步施力來(lái)平整焊接后的工件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于焊接與連接技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于超薄鐵素體不銹鋼的激光焊接方法，包括以下步驟：選用超薄鐵素體不銹鋼材料。按質(zhì)量百分比配制粉末混合物：TiC15%?20%、鎳粉5%?10%、鉻粉10%?15%、硅粉2%?5%，其余為鐵粉。采用激光焊接裝置，設(shè)置激光頭入射角度60°，粉末輸送裝置與焊件夾角30°。焊接時(shí)激光束加熱熔池，同步輸送粉末至熔池反應(yīng)生成細(xì)化晶粒和強(qiáng)化相。焊后通過(guò)加熱與機(jī)械力校平處理，恢復(fù)工件平整狀態(tài)。本發(fā)明通過(guò)表面處理、特定粉末配比及工藝參數(shù)，既能顯著提升焊接材料的拉伸強(qiáng)度與耐腐蝕性，又能保證焊接工件的平整度。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇金龍,邱小明,邢飛,梁靜偉,阮野,李靜怡
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8