跟着稀有金属镍、钼、钒等价钱的上涨，奥氏体不锈钢的利用跟开展面对本钱问题，而且奥氏体不锈钢的焊接接头易涌现晶间侵蚀、缝隙侵蚀跟点蚀等问题，而影响其使用机能。铁素体不锈钢（Ferrite Stainless Steel，简称FSS）绝对奥氏体不锈钢来说，不含镍身分，且存在精良的耐低温氧化跟氯化物侵蚀的机能，其低的本钱，小的线收缩系数小跟精良的耐热委顿机能，使得铁素体不锈钢可在多种侵蚀介质环境下替换奥氏体不锈钢使用。但因为铁素体不锈钢在焊接进程中不产生相变，晶粒在加热后会产生显著长大，因此采纳传统的焊接法子会招致其焊接接头晶粒的严峻粗化，从而惹起接头脆化、接头裂纹等问题，严峻影响其使用机能。因而，有必要寻觅新的焊接法子解决上述问题，知足其使用机能。
镭射焊接作为高效、绿色的焊接方式，比年来遭到越来越多的看重。镭射焊与传统的MIG焊相比，存在高能量密度跟小光斑尺寸的特色，因而在焊接进程中存在输入的热输入小、焊接速率快、深宽比大跟焊接变形小等长处，故其焊接融化区体积小于MIG焊，熔池裸露于氧化环境里的名义积也因而而大大减小。另外，镭射焊接速率比MIG焊快2-3倍，熔池裸露于氧化环境的光阴也能够大大缩短，加之镭射焊的热影响区很小，使热影响区受热发生的危害水平可降至最低。
今朝最罕用的镭射焊接法子为镭射自熔焊接，焊接进程中并不添补焊丝，只经由过程对于母材的加热融化从而凝结构成接头。镭射自熔焊焊接进程中会招致母材中一些合金身分的蒸发，从而招致接头成形不良，以至发生裂纹跟气孔等缺陷。另外，因为镭射聚焦光斑很小，因此镭射自熔焊对于接头拆卸空隙跟错边量要求十分高，通常小于 0.1mm。镭射填丝焊接手艺能够解决以上镭射自熔焊接的局限性，它是经由过程添补焊丝或焊料的方式，节制焊缝合金身分跟改善接头显微组织，终极进步其使用机能。
次要研讨了2mm厚430铁素体不锈钢钢带镭射填丝焊的焊缝成形、组织跟机能，以及绝对于镭射焊对于焊缝机能跟拆卸要求的改善水平，为镭射填丝焊策应用在铁素体不锈钢钢带焊接提供实践支撑。
1 实验资料、法子及设施
1.1 实验资料
实验资料为2mm厚430铁素体不锈钢钢带，钢带废品尺寸为12000×140×2 mm。采纳对于接衔接方式焊接，实验前打磨试件边沿，保障对于接空隙平均一致，并用丙酮荡涤对于接部位。添补焊丝为308LSi焊丝，直径1.0 mm。母材跟焊丝的化学身分如表1所示。
表1 430铁素体不锈钢的化学身分（wt.%）
1.2 实验法子
为比照镭射填丝焊与镭射自熔焊的区别，起首在保障对于接拆卸空隙小于0.1 mm的情形下进行镭射自熔焊实验。钢带原始形态为成卷保留，如图1所示，焊前须要经由过程切割取得所需钢带长度，而后将钢带两端拼接到一同进行焊接构成焊缝。
因为镭射自熔焊对于焊接拆卸要求很高，传统的剪板机切割失去的钢带板材容易扭曲，拼接起来难以保障上、下名义取得一致的拼缝空隙，为取得高品质的工件拼缝，保障拼缝空隙跟错边量均节制在0.1mm以内，焊前采纳镭射切割设施取代传统的剪板机切割钢带，而后进行镭射焊接。
分手在0.1mm跟0.3mm对于接空隙下进行镭射填丝焊焊接实验。实验进程中，焊丝伸出长度约10-15mm。送丝落点位于镭射光斑二分之一处，即一局部镭射作用于母材上，一局部作用于焊丝上。镭射离焦量f取+10mm，此韶光斑直径约1.1mm，略大于焊丝直径。应用旁轴吹送氩气进行焊缝名义维护，气体流量为25L/min。采纳前置送丝，送丝角度θ（焊丝与镭射束的夹角）为45o。
送丝速率能够依据需添补的空隙跟焊接速率来肯定。为取得平均一致的焊缝成形，送丝速率能够依据焊丝添补量即是所添补空隙的体积来肯定。即
综合斟酌，优化的镭射自熔焊跟镭射填丝焊焊接工艺参数见表2。
采纳显微镜对于焊接接头不同区域进行宏观组织剖析。显微组织的腐蚀采纳侵蚀液为：5g FeCl3、10ml HCl与20ml H2O混杂溶液。试验采取显微维氏硬度测试，所用实验前提为：加载力0.98N，加载光阴10s，在试样名义以下0.5mm处，从母材至焊缝核心每隔0.1mm取点，各取三个点进行显微硬度测试，取其均匀值，从而取得焊接接头各个地位的显微硬度值。母材与焊接接头的室温拉伸实验试样外形尺寸设计参考GB/T228.2002国度尺度，焊缝位于试样的核心，拉伸实验在WDW-200E微机节制电子式全能实验机长进行，最大载荷2.5 t，加载速度2 mm/s。
1.3 实验设施
1.3.1 镭射器
实验所用镭射器为IPG公司出产的型号为YLS-10000的光纤镭射器，如图2(a)所示。其最大输出功率为10.0 kW，输出模式为TEM00，持续输出，镭射波长为1070 nm，采纳芯径为0.2 mm光纤进行传输。型号YW52的镭射焊接头为Precitec公司出产，如图2(b)所示。准直镜跟凑集镜的焦距分手为125 mm跟300 mm，镭射焦斑处光斑直径约为0.48 mm。
1.3.2 夹具
因为钢带原始形态呈卷制，在焊前拼缝时不如平直板容易节制拆卸空隙跟错边量，因此对于焊接拆卸夹具要求十分高，如图3所示为惟妙惟肖场焊接所使用的切割跟焊接夹具。
1.3.3 送丝机
送丝机为Fro
nius TPS4000数字化焊机，由主机跟送丝头组成，能够完成电流、电压跟送丝速率一体化调理。送丝机主机跟送丝头如图4所示。送丝速率调理范畴为0.5-22 m/min。送丝头是经由过程自制固定安装固定在镭射焊接头上的。为便于调剂送丝地位跟送丝角度，送丝头固定安装的设计能够完成三维调剂。
2 实验成果及剖析
2.1 焊缝微观描摹
图5为采纳传统MIG焊失去的焊缝侧面跟反面熔宽均较大，热影响区较大，这是因为传统MIG焊焊速较慢，绝对镭射焊来说，热输入会更大，呈宽而浅的焊缝特性。从图6跟7中能够看到，采纳镭射焊失去的焊缝外观平均且一致，采纳镭射自熔焊失去的焊缝侧面有细微的凹陷，反面较为丰满，而采纳镭射填丝焊失去的焊缝侧面跟反面均较为丰满。
图8为不同焊接法子失去的430铁素体不锈钢焊缝横截面描摹。从图中可看到，经由过程镭射自熔焊跟镭射填丝焊均取得了无裂纹跟气孔，界面联合精良的焊接接头。镭射自熔焊失去的焊缝侧面具有最约莫0.16mm的凹陷，而镭射填丝焊失去的焊缝侧面跟反面绝对愈加丰满。
如表3所示，镭射自熔焊跟镭射填丝焊失去的焊缝正/反面熔宽均大巨细于图5中在MIG焊下失去的焊缝正反面熔宽。因为镭射焊接进程中输入的热输入小且焊接速率快，因此其焊接融化区体积远小于MIG焊，熔池裸露于氧化环境里的名义积跟光阴也因而而大大减小，焊缝热影响区也很小，热影响区受热发生的危害水平可降至最低。
2.2 接头显微组织
图9为430铁素体不锈钢镭射自熔焊焊缝显微组织，从图中能够看到热影响区(HAZ)与熔合区(FZ)有分明的分界限，熔合区晶粒较粗大，绝对于母材(BM)晶粒有显著地长大，因为镭射焊接进程中，在单相铁素体结晶后，冷却进程中并不改变为奥氏体，间接冷却至室温，从而招致晶粒粗大。热影响区宽度较窄，晶粒略有长大。焊缝外部的晶粒状态次要为柱状铁素体晶粒，这是因为在冷却进程中，凑近基体的焊缝局部冷却速率很快，有着较大的温度梯度，增进柱状晶的形核与长大。
图10为430铁素体不锈钢镭射填丝焊焊缝显微组织。从图10(a)中同样能够看到熔合区、热影响区跟母材之间具有分明的分界限，热影响区晶粒绝对母材有稍微长大。但熔合区晶粒绝对于母材的长大水平远小于镭射自熔焊中熔合区绝对母材晶粒的长大水平。如图10(b)跟(c)所示，在熔合区晶界处析出大批的片状马氏体，热影响区晶界处也有少量马氏体析出。
2.3 焊缝力学机能
图11为进行拉伸实验所失去的成果，从图中能够看到，镭射自熔焊跟镭射填丝焊焊缝断裂地位均位于母材，阐明焊缝抗拉强度优于母材，知足焊接所须要到达的抗拉强度要求。虽然镭射自熔焊焊缝区的晶粒分明长大，然而其巨细的散布很平均，使得焊缝处的力学机能冒有遭到多大的影响。
图12(a)所示为镭射自熔焊接头程度地位的维氏硬度曲线，从母材、热影响区至焊缝核心硬度显著进步，母材硬度为180-200HV，焊缝核心硬度到达340-370HV，焊缝核心区域的硬度简直为母材硬度的两倍。焊缝硬度散布曲线与镭射焊接工艺以及加热凝结进程中焊缝区凝结特色有关。镭射焊接时热输入小，加热与冷却速率快，焊缝核心组织平均，次要为近似等轴的胞状晶组织，以是焊缝核心硬度较高。图12(b)为镭射填丝焊接头程度地位的维氏硬度曲线，熔合区硬度值最高，达320HV阁下，绝对母材有显著晋升，且熔合区硬度值散布绝对镭射自熔焊愈加平均。接头的显微硬度散布与前文中接头的拉伸断裂地位是相吻合的。
3 论断
1、绝对镭射自熔焊，镭射填丝焊焊接430铁素体不锈钢所失去的焊缝晶粒更细小，焊缝成型更平均、丰满且无凹陷、咬边等缺陷，接头抗拉强度优于母材，且熔合区硬度值散布愈加平均，最高可达320HV阁下，绝对母材硬度值有显著晋升。
2、430铁素体不锈钢镭射填丝焊容许必定水平上的拼缝空隙，因此绝对镭射自熔焊，对于焊接出产的拆卸前提要求可分明下降。另外，镭射填丝焊可在焊接进程中经由过程添补焊丝或焊料的方式节制焊缝合金身分，无效改善焊缝宏观组织，进步焊缝力学机能。
3、镭射焊接可替换传统MIG焊，胜利利用于430铁素体不锈钢钢带的焊接。
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