1。2。1 激光焊接原理

1。2。2 激光焊接的发展

1。3本次研究的目标以及内容

1。3。1 课题研究的目标

  通过开展高强钢机器人激光焊工艺试验研究工作，对激光焊接高强钢材料的焊接性、成型情况进行研究，并研究激光焊接高强钢的工艺参数对接头组织、力学性能等的影响规律，最终力争形成优质高强度焊接接头。

1。3。2 课题难点

（1）6211钢属于超高强钢，强度高、硬度大，碳当量高，激光焊接工艺条件下，极易在HAZ区域产生淬硬组织和裂纹。 [15]

（2）6211高强钢具有超高强度，低塑性和高硬度的特点，激光焊接接头熔池组织微缺陷多、组织性能严重不均匀，硬脆、再结晶、软化区同时存在，接头性能差、控制困难。

（3）激光焊光斑小，焊缝窄，对装配精度要求很高。装配不严，间隙过大，光束不能熔化母材，就会导致未焊透和凹陷的缺陷。[16]

（4）6211高强钢的研究文献不足，对其焊接性、组织特点、焊缝接头力学性能以及材料组分数据少。

1。3。3 难点攻关与解决方案

（1）采用不同的焊接速度和激光功率输入量，在不同的热输入量、能密度以及冷却速率下，研究焊缝接头组织性能，选择合理的工艺规范和技术措施。 [17]

（2）加工采用线切割和水切割等适用于高强度钢材的方案，预清理用砂轮机代替砂纸，力学拉伸机的夹具经过预先的设计，以避免打滑或者拉弯。

（3）采用I型对接一次焊透的装配加工模式，不添加填充金属，避免装配精度不够。焊前磨平板件端面，并进行清洗去污，降低对接处的焊接变形以及误差，必要的时候在加工前进行预热或者进行焊接同步加热。

（4）对焊试验前进行堆焊试验，堆焊对装配要求低很多，不需要更换位置和机器人程序，可以高效率的进行大量的试验性焊接，从而快速的获取具有可行性的工艺参数范围，为后续对焊试验中焊接性的测定提供基础和数据经验。后期进行力学拉伸试验（强度和延伸率）以及SEM断口分析（韧性）和电子能谱分析（不同组织区域的元素组成），全面的分析了6211高强钢的焊接性以及材料特性。

1。3。4 课题内容

（1）开展高强钢机器人激光焊接实验

   通过10kW光纤激光器，对尺寸规格为300mm*130mm*6mm的6211高强钢钢板进行不同工艺参数下的I型一次焊透激光焊接实验，得到对比接头试样。

（2）进行焊接性与成型质量试验研究文献综述

   对高强钢6211的接头形貌特征进行观测（咬边长度和凹陷度，深宽比以及焊缝区和热影响区面积比例），确定成型质量良好的工件。对高强钢6211接头试样进行X射线探伤缺陷检测（未焊透，气孔以及裂纹缺陷），分析其焊接性。得出一份优良焊接接头的焊接工艺文件。

（3）探究工艺参数与显微组织、力学性能的关系

   对焊后试样通过显微维式硬度仪测量硬度，通过拉伸试验机测定力学性能，对成型质量良好的接头用扫描电子显微镜观测断口形貌特征并用电子能谱仪测定元素组分。使用微观金相光学显微镜观测母材、HAZ、焊缝区的晶粒与组织形态。对观测数据进行整理分析，总结与工艺参数之间的联系与影响规律。得到显微组织和力学性能报告。

2 试验设备以及方法

2。1  焊接设备

激光焊接系统包括IPG公司生产的YLS-10000型光纤激光器系统、德国KUKA公司生产的KR16机器人系统以及德国Precitec生产的YW52焊接头