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图４ ２平板焊接夹具
为了系统地研究镀锌板激光焊接的主要工艺参数，本章研究了不同功率、不同焊接速 度、不同离焦量、不同保护气流量、不同板间间隙等方式进行的各组试验，通过试验得出 了各工艺参数对实际焊接质量的影响，并最终得出一组较合理的参数。
４．２．１实验步骤
（１） 切割样件：用檄光切割机切割的焊件足以满足装配精度。
（２） 样件表面清理：为减少焊接缺陷，用砂布蘸上丙酮擦拭焊接区域，清洗焊接部 位，去除油脂。
（３） 装夹样件：为了满足激光焊接对被焊件装配间隙的要求，为了保证焊接质量，
要精确装配和固定好试件。采用自制的焊接夹具固定工件，保证工件的焊缝均匀平整，此 外在镀锌板层之伽嵌入塞尺以保证一定的间隙。
（４） 激光对焦和激光束对中：通过操作机器人及编稗，确保焊接过程中激光束的对 中和激光对焦点。
（５） 给定焊接工艺参数（激光功率Ｐ、焊接速度ｖ、离焦量Ａｆ、板闻间隙等）。采 用氩气作为同轴保护气和等离子体控制气。
（６） 在监控下完成激光焊接过程。保留样件并做好标记，待分析。
４．２．２焊接工艺参数的确定
（１） 激光功率
激光深熔焊的本质特征就是存在着小孔效应。实验所用的光纤激光器的光束聚焦理论 直径约为０ ５３ｍｍ。当激光功率Ｐ＝２０００Ｗ时，焦斑的功率密度可达到９．４３４×１０５ｗ／ｅｒａ２．
可以实现有小孔效应的深熔焊接。实验发现，焊缝气孔数与激光功率也密切相关，随着激 光功率降低，气孔数减少。这是因为降低激光功率可以减少锌蒸汽的产生，从而抑制气孔 的形成。实验中激光功率一般采用２０００ｗ。
（２） 焊接速度
实验表明，在激光功率Ｐ＝２０００ｗ，板件间隙为０２ｍｍ，焦点离焦量Ａｆ＝－０．４ｍｍ的 条件下，当焊接速度ｖ大干５０ｍｍ／ｓ时，焊缝的熔深较浅，工件未被完全焊透，如图４．３所 示；焊接速度过低（ｖ小于３０ｒａｍ／ｓ）又会导致材料过度熔化，使焊缝变宽，表面有凹陷，
接头的力学强度下降，如图４．４所示。
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图４ ３接头截面彤施
功率Ｐ＿２０００ｗ，离焦量△ｆ＝Ⅲ４ｍｍ，间隙为０．２ｍｍ，同轴保护气为氩气，速度ｖ＝５５ｍｍ／ｓ
囤４ ４接头截面形貌
（功率Ｐ＝２０００Ｗ，离焦量△ｆ＝ｍ４ｍｍ，闻隙为０２ｒａｍ，同轴保护气为氢气，速度ｖ＝２５ｍｍ／ｓ）
故实验时选取的焊接速度范围为３０ｍｍ／ｓ一５０ｍｍ／ｓ，大量的焊接实验表明，焊接速度在 ３０ｍｍ／ｓ一５０ｍｍ／ｓ之间．都能获得较为满意的焊接质量。
（３） 离焦量
图４ ５为焦点在工件表面以下的位置与焊缝熔深的关系曲线。可以看出，随着焦点从 工件表面下移，焊缝熔深逐渐增加。当焦点位于工件表面以下ｏ ４ｍｍ附近时，熔深昂大；
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焦点继续下移，熔深则迅速变浅。同时，焊缝的金相表明，焦点位置过低时，焊接样件接 头部分材料不能充分熔化，影响焊缝成形。因此，焊接时，焦点一般位于工件表面以下 ０．４ｍｍ附近。
焦点在表面下的距离ｔｒａｍ
图４．５ 焦点在工件表面以下位置对焊缝熔深的影响
（功率为２０００Ｗ，速度为４０１ｎ加／；￥，间隙为０．１ｍｍ）
（４） 同轴保护气体（氩气）的流量
与光轴同轴的保护气体（氩气）主要是保护聚焦透镜免受焊接时产生的烟尘、飞溅等 的污染，并对其起一定的散热作用，同时保护熔池不受空气污染等作用。此外，同轴保护 气体对等离子体云也有一定的抑制作用。在气流量方面，若气流量过小，不能驱离等离子 体，对焊缝及镜片的保护效果也不好；气流量过大，带走大量热能，而且会加大紊流度，
对熔池搅拌作用加剧，易造成焊缝气孔等缺陷。经过试验，确定同轴气流量为０．８ｍ３／ｈ。
（５） 两镀锌板之间的间隙量
因为锌的沸点远低于钢的沸点，所以激光深熔焊时较易产生锌蒸汽，如果两板之间的 间隙过小，导致锌蒸汽不能及时地从间隙中排出，而是从焊缝熔池中排逸，则会在焊缝表 面形成了气孔；如果两板之间的间隙过大，则会导致焊接熔深变浅，存在假焊现象。通过 试验表明，两镀锌板的间隙值在０．１ｍｍ．－．Ｏ．２ｍｍ时，都能保证焊缝无气孔，且无假焊现象。
３１ Ｅ山，聪缝裂鞋
４．２．３焊接工艺实验
表４．２焊接实验参数
≮ 样件号＼
１ 激光功率Ｗ２０００ 焊接速度ｍｍ／￥３５ 离焦量ｎｌｍ－０．３ 板间间隙ｍｉｌｌ０．１２ ２０００ ４０ －ｏ．３５ ０．１
３ ２０００ ４５ －０．４ ０．１
４ ２０００ ５０ 旬．４ ０．１
５ ２０００ ３０ －０．３ ０．１５
６ ２０００ ３５ －０．３５ ０．１５
７ ２０００ ４０ －０．４ ０．１５
８ ２０００ ’４５ ．０．４５ ０．１５
９ ２０００ ５０ 加．４ ０．２
１０ ２０００ ３０ －０．３ ０．２
１１ ２０００ ４０ －ｏ．４ ０．１