离焦量对304奥氏体不锈钢管焊缝成形质量和拉伸性能的影响 

离焦量对304奥氏体不锈钢管焊缝成形的影响

在焊接速度1.5m/min、激光功率2500W、保护气体流量25L/min条件下，改变离焦量进行焊接实验，研究离焦量的变化对304奥氏体不锈钢管激光叠焊接头宏观形貌的影响。图3.9所示为不同离焦量下奥氏体不锈钢管管激光焊接焊缝上表面形貌和横截面形貌。由图可知，在其他参数不变的条件下，随着离焦量从+1mm增加到+5mm，焊缝两侧平整度提高，焊缝上表面氧化程度发生了变化，由深黄变为白亮。在激光焊接304奥氏体不锈钢管过程中，随着离焦量的增加能量密度减小，焊缝表面氧化程度削弱。同时，根据横截面形貌可知，随着离焦量的增加，焊缝宽度变化不明显，而熔池深度减小显著。当离焦量为+1mm时，激光焦点位置接近304奥氏体不锈钢管上表面，304奥氏体不锈钢管上表面的光斑直径小，激光能量密度高，更易获得较大的熔深。而光致等离子体产生剧烈，使得焊接过程中易产生飞溅。

图3.10和图3.11所示为当焊接速度1.5m/min、激光功率2500W、保护气体流量25L/min时，不同离焦量下焊接接头的熔深、熔宽及结合面宽度。由图可知，随着离焦量的增加，焊缝熔深呈现下降的趋势，而熔宽先维持在一定值，然后呈现上升的趋势，结合面宽度呈现先上升后下降的趋势。当离焦量由+1mm增至+5mm时，熔深由3.63mm减小至2.28mm，熔宽由2.4mm增长至2.63mm。随着离焦量的增加，深宽比由1.51下降至0.87。离焦量增大使得304奥氏体不锈钢管表面光斑尺寸增大，在满足一定能量密度阀值的前提下，使得匙孔尺寸增加，从而结合面宽度增加，而过大的离焦量导致熔深急剧减小，从而影响结合面宽度减小。离焦量对焊缝熔深起决定性作用，对焊缝的熔宽影响较小，根据非熔透的焊接要求，在一定工艺参数范围内优先选取较大的离焦量，不仅可以限制熔深，还可以提高结合面强度。

离焦量对304奥氏体不锈钢管拉伸性能的影响

在焊接速度1.5m/min、激光功率2500W、保护气体流量25L/min条件下，改变离焦量进行焊接实验。图3.12为不同离焦量下焊接接头平均机械抗力。由图可知，当离焦量由+1mm增加至+5mm时，随着离焦量的提高，平均机械抗力呈先缓慢上升后急剧下降趋势。结合图3.11离焦量对焊缝结合面宽度影响可知，平均机械抗力变化趋势和结合面宽度变化趋势基本一致。

离焦量较小时，可以获得较大结合面宽度的焊缝，其力学性能高，但同时带来较差的表面成形以及较大的焊接形变。反之，离焦量较大时，获得焊缝结合面宽度较小，其力学性能低，但表面成形良好以及焊接形变较小。根据304奥氏体不锈钢管焊缝上表面成形情况、焊缝熔深及拉伸强度综合衡量，离焦量控制在+3mm至+4mm最为合理。