李 翠 周 丹 孟曉明 葉 兵 王愛(ài)華,3

1.武漢華工激光工程有限責(zé)任公司激光先進(jìn)制造技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢,4302232.武漢南瑞電力工程技術(shù)裝備有限公司，武漢,4304153.華中科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，武漢,430074

0 引言

不銹鋼疊焊板在冷卻設(shè)備、大型壓力容器等設(shè)備中已有著日益廣泛的應(yīng)用[1-3]，而焊接接頭是上述設(shè)備中承壓部位最為薄弱的環(huán)節(jié)，因此焊接質(zhì)量成為該類(lèi)設(shè)備制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。激光焊接具有焊后無(wú)需后處理、焊接變形小、焊接效率高、連續(xù)焊接密封性能好和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于不銹鋼板的非熔透型焊接[4-6]。疊焊板結(jié)合面熔寬是確保疊焊接頭力學(xué)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，但光纖激光非熔透深熔焊焊縫形狀為丁字形，焊縫的上部寬、中間平直、底部窄且深，疊焊時(shí)結(jié)合面熔寬窄，從而導(dǎo)致疊焊接頭的抗剪切性能降低。當(dāng)光斑直徑不變時(shí)，若僅調(diào)整激光功率和焊接速度，則結(jié)合面寬度增大的空間有限；通過(guò)增大正離焦量或減小負(fù)離焦量可以獲得較大的表面熔寬，但熔深也會(huì)隨之大幅減小，很難同時(shí)獲得合適的熔深和熔寬；通過(guò)改變光學(xué)配置來(lái)增大聚焦光斑直徑，結(jié)合面熔寬僅有小幅度增大，且需顯著增大激光器輸出功率來(lái)保證焊縫熔深[7]。

此外，激光非熔透焊接過(guò)程中常存在匙孔不穩(wěn)定而導(dǎo)致的工藝型氣孔問(wèn)題[8-9]。目前抑制工藝性氣孔的方法主要有激光離焦量控制法[10]、脈沖激光焊接法[11]和雙光束焊接法[12]等，雖然上述方法均能抑制氣孔的產(chǎn)生，但存在能耗高或工藝復(fù)雜繁瑣等問(wèn)題。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)采用激光光束擺動(dòng)焊接技術(shù)對(duì)氮?dú)饪子酗@著的消除效果[13]，但目前該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于有色金屬的焊接[14-18]，在不銹鋼疊焊中的應(yīng)用研究還未見(jiàn)報(bào)道。

本文采用雙楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)激光光束擺動(dòng)焊接技術(shù)進(jìn)行不銹鋼板激光疊焊工藝研究，并分析了激光光束擺動(dòng)焊接工藝參數(shù)對(duì)不銹鋼疊焊接頭氣孔率、結(jié)合面熔寬和焊縫質(zhì)量的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)材料及方法

試驗(yàn)采用301不銹鋼冷軋板進(jìn)行疊焊，上下板的尺寸分別為200 mm×100 mm×1.5 mm和200 mm×100 mm×3 mm，301不銹鋼冷軋板母材化學(xué)成分見(jiàn)表1。試驗(yàn)所用的激光器型號(hào)為YLS-6000的光纖激光器(IPG公司生產(chǎn))，激光波長(zhǎng)為1 070 nm，額定輸出功率為6 kW，光纖芯徑為200 μm，焦點(diǎn)處光斑直徑為0.4 mm。焊接頭采用型號(hào)為D50的擺動(dòng)激光頭，分別采用5種激光光束擺動(dòng)方式對(duì)上述不銹鋼板進(jìn)行激光疊焊，如圖1所示。焊接設(shè)備配備KUKA六軸機(jī)器人，焊接過(guò)程中采用N2進(jìn)行保護(hù)，氣流量為20 L/min。

表1 301不銹鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))

圖1 五種激光光束擺動(dòng)方式Fig.1 Five wobbly types of laser beam

焊后采用型號(hào)為DK7732Z的電火花數(shù)控線(xiàn)切割機(jī)床取樣，金相樣品磨好拋光后，采用FeCl3鹽酸酒精溶液對(duì)其進(jìn)行腐蝕，利用Dino-lite Digital Microscope電子顯微鏡觀察焊縫截面形貌，采用XJL-03金相顯微鏡觀察焊縫微觀組織，WDW-200E微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)疊焊試樣進(jìn)行剪切拉伸試驗(yàn)，拉伸試樣示意圖見(jiàn)圖2，每種樣品各取3個(gè)拉伸試樣，并對(duì)測(cè)試得到的剪切線(xiàn)載荷取平均值。

圖2 拉伸試樣示意圖Fig.2 Schematic diagram of tensile sample

隨機(jī)取長(zhǎng)度為40 mm的焊縫中心縱截面觀察氣孔形貌和分布，如圖3所示。每種樣品均取3個(gè)試樣，并對(duì)測(cè)試得到的氣孔率取平均值，氣孔率的計(jì)算表達(dá)式如下：

式中，SP為氣孔面積；SW為縱向焊縫面積。

圖3 焊縫縱向截面形貌Fig.3 Cross section morphology of welding seam in longitudinal

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 光束擺動(dòng)方式對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

2.1.1光束擺動(dòng)方式對(duì)焊縫形貌的影響

在激光功率P=3 kW，焊接速度v=2.4 m/min，離焦量Z=5 mm，擺動(dòng)頻率f=300 Hz，擺動(dòng)振幅A=1 mm的條件下，不同光束擺動(dòng)方式對(duì)焊縫截面形貌的影響見(jiàn)圖4。與常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊相比，采用5種激光光束擺動(dòng)方式焊接均能有效地增大疊焊板焊縫的結(jié)合面熔寬。直線(xiàn)形光束擺動(dòng)時(shí)的焊縫熔深最大，結(jié)合面熔寬最小；8字形光束擺動(dòng)時(shí)的焊縫結(jié)合面熔寬最大，熔深最小；當(dāng)光束擺動(dòng)方式為無(wú)限符形時(shí)，焊縫存在嚴(yán)重咬邊現(xiàn)象。

2.1.2光束擺動(dòng)方式對(duì)焊縫氣孔率的影響

不銹鋼激光非熔透深熔焊焊縫中氣孔形狀不規(guī)則、尺寸較大，主要分布在焊縫的中下部或根部，為典型的工藝型氣孔，如圖5所示。這是由于在激光深熔焊過(guò)程中，材料在激光照射下產(chǎn)生蒸發(fā)形成匙孔，匙孔內(nèi)的壁體材料連續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生高溫蒸氣，匙孔內(nèi)的金屬蒸氣向外噴發(fā)致使匙孔開(kāi)口處的蒸氣形成湍流，并將保護(hù)氣體卷入匙孔底部；同時(shí)金屬蒸氣的強(qiáng)烈噴發(fā)和表面張力梯度的變化導(dǎo)致匙孔壁面出現(xiàn)褶皺，隨著匙孔的波動(dòng)，這些褶皺閉合，從而將保護(hù)氣體密封在熔池內(nèi)形成氣泡。激光焊焊接速度和熔池凝固速度較快，來(lái)不及逸出的氣泡會(huì)被快速凝固的熔融金屬捕獲而殘留在焊縫中，從而形成工藝型氣孔[19-20]。

(a)常規(guī)無(wú)擺動(dòng) (b)順時(shí)針環(huán)形擺動(dòng)

(c)逆時(shí)針環(huán)形擺動(dòng) (d)直線(xiàn)形擺動(dòng)

(e)8字形擺動(dòng) (f)無(wú)限符形擺動(dòng)圖4 激光光束不同擺動(dòng)方式下的焊縫截面形貌Fig.4 Cross section morphologies of welding seams by different wobble types of laser beam

激光光束在不同擺動(dòng)方式下的焊縫氣孔率見(jiàn)圖6，可以看出，常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊的焊縫氣孔率達(dá)到了7.2%，引入光束擺動(dòng)后，焊縫氣孔率均明顯降低，結(jié)合面處的氣孔數(shù)量也顯著減少，其中順時(shí)針環(huán)形光束擺動(dòng)焊接的焊縫氣孔率最小,僅為0.6%。這是因?yàn)?種激光光束擺動(dòng)方式焊接均對(duì)熔池起到攪拌作用，使得熔池流動(dòng)速度增大，增強(qiáng)了熔池的對(duì)流行為，有利于氣泡的逸出，從而使得氣孔率顯著降低；激光的擺動(dòng)能起到焊前預(yù)熱和焊后緩冷的作用，對(duì)已處于凝固階段的焊縫有重熔的作用，延長(zhǎng)了焊接熔池液態(tài)金屬的停留時(shí)間，熔池的凝固速度減小，給氣泡提供了更多的上浮逸出時(shí)間，從而起到消除氣孔的作用；此外，激光熱源的擴(kuò)展使得熔池的面積增大，相較于常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊，引入光束擺動(dòng)后的焊接焊縫深寬比有所減小，激光匙孔更為穩(wěn)定。由圖6可以看出，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下的氣孔率為3.1%，氣孔率較常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊的氣孔率降低了60%以上，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式較其他4種光束擺動(dòng)方式的氣孔率高，這是因?yàn)楣馐诤缚p兩側(cè)折返時(shí)速度急降為零，此時(shí)熔池狀態(tài)不穩(wěn)定可能失穩(wěn)形成氣孔。

(a)常規(guī)無(wú)擺動(dòng) (b)順時(shí)針環(huán)形擺動(dòng) (c)逆時(shí)針環(huán)形擺動(dòng)

(d)直線(xiàn)形擺動(dòng) (e)8字形擺動(dòng) (f)無(wú)限符形擺動(dòng)圖5 不同焊接工藝下焊縫縱向截面內(nèi)氣孔分布Fig.5 The distribution of pores in the longitudinal section of welding seams under different welding processes

2.2 激光工藝參數(shù)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

圖6 激光光束不同擺動(dòng)方式下的焊縫氣孔率Fig.6 Porosity of welding seams in different wobble types of laser beam

5種激光光束擺動(dòng)方式均能增大結(jié)合面熔寬，減小焊縫氣孔率，除直線(xiàn)形擺動(dòng)方式外，其他擺動(dòng)方式下的焊縫熔深減小量較多，表面會(huì)產(chǎn)生咬邊的現(xiàn)象。因而，選擇直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式作為研究對(duì)象，進(jìn)一步分析激光焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫結(jié)合面熔寬和焊接接頭質(zhì)量的影響規(guī)律。

2.2.1離焦量對(duì)焊縫外觀質(zhì)量的影響

在P=3 kW，v=2.4 m/min，f=300 Hz，A=1 mm，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下，不同離焦量條件下的焊縫表面形貌見(jiàn)圖7。在離焦量由-5 mm增大至10 mm的過(guò)程中，試板表面光斑直徑先減小后增大，從而導(dǎo)致激光作用區(qū)域內(nèi)的激光能量密度呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。由圖7a和圖7b可以看出，當(dāng)焦點(diǎn)在試板上表面或離焦量為負(fù)值時(shí)，激光能量密度的增大會(huì)導(dǎo)致等離子體濃度顯著變化，從而影響焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，使得焊縫表面出現(xiàn)不平整、咬邊和飛濺等現(xiàn)象。由圖7c和圖7d可以看出，當(dāng)離焦量為正值時(shí)，離焦量越大，焊縫越穩(wěn)定，飛濺現(xiàn)象越不明顯，且飛濺顆粒越?。划?dāng)離焦量為10 mm時(shí)，焊縫周?chē)鸁o(wú)飛濺現(xiàn)象。在焊接過(guò)程中飛濺現(xiàn)象越明顯，越易導(dǎo)致保護(hù)鏡片等設(shè)備損傷，工程應(yīng)用中建議采用正離焦量，但是離焦量并非越大越好，離焦量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致激光能量密度減小，進(jìn)而影響熔深。當(dāng)離焦量Z=5 mm時(shí)即可得到成形美觀的焊縫。

2.2.2激光功率對(duì)焊縫尺寸的影響

在v=2.4 m/min，Z=5 mm，f=300 Hz，A=1 mm，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下，激光功率對(duì)焊縫尺寸的影響見(jiàn)圖8。隨著激光功率的增大，單位長(zhǎng)度焊縫所獲得的激光輸入能量增大，材料熔融率提高，焊縫下板熔深迅速增大；熔融的金屬氣化率變大，大量的金屬蒸氣產(chǎn)生壓力，迫使熔融的金屬向兩邊擴(kuò)散，導(dǎo)致焊縫變寬，結(jié)合面熔寬整體也呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，但增大幅度較小。由于下板熔深對(duì)疊焊接頭的強(qiáng)度影響較小，在工程應(yīng)用中下板熔深不應(yīng)超過(guò)下板厚度的一半，因此不宜追求過(guò)大的下板熔深。

(a)Z=-5 mm

(b)Z=0

(d)Z=10 mm圖7 不同離焦量下焊縫表面形貌Fig.7 Surface morphologies of welding seams in different defocus distance

圖8 激光功率對(duì)焊縫尺寸的影響Fig.8 Influence of laser power on weld size

2.2.3焊接速度對(duì)焊縫尺寸的影響

在P=3 kW，Z=5 mm，f=300 Hz，A=1 mm，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下，焊接速度對(duì)焊縫尺寸的影響見(jiàn)圖9。隨著焊接速度的增大，單位長(zhǎng)度焊縫所獲得的激光輸入能量減小，從而導(dǎo)致焊接熔深減小以及結(jié)合面熔寬逐漸減小。由此可知，合適的焊接速度有利于提高生產(chǎn)效率和獲得良好的焊接接頭。

圖9 不同焊接速度下焊縫尺寸Fig.9 Influence of welding speed on weld size

2.2.4擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫尺寸的影響

在P=3 kW，v=2.4 m/min，Z=5 mm，A=1 mm，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下，擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫尺寸的影響見(jiàn)圖10。隨著擺動(dòng)頻率的增大，熔池重疊率急劇提高，連續(xù)性得到提升，焊縫凝固過(guò)程中再次重熔次數(shù)增加，焊接過(guò)程的穩(wěn)定性得到增強(qiáng)，從而可獲得成形優(yōu)良的焊縫。同時(shí)擺動(dòng)頻率的改變雖然不影響激光能量密度，單位面積的總熱輸入也恒定，但單位面積焊縫單次所接受的熱輸入隨著擺動(dòng)頻率的增大而減小，因此，擺動(dòng)頻率越大，焊縫結(jié)合面熔寬越大，而熔深越小。

圖10 擺動(dòng)頻率對(duì)焊縫尺寸的影響Fig.10 Influence of wobble frequency on weld size

2.2.5擺動(dòng)振幅對(duì)焊縫尺寸的影響

在P=3 kW，v=2.4 m/min，Z=5 mm，f=300 Hz，直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式下，擺動(dòng)振幅對(duì)焊縫尺寸的影響見(jiàn)圖11。隨著擺動(dòng)振幅的增大，結(jié)合面熔寬顯著增大，熔深逐漸減小。由圖11a～圖11c可以看出，當(dāng)擺動(dòng)振幅小于1.5 mm時(shí)，焊縫的形狀為丁字形，中間平直區(qū)域的焊縫寬度有增大趨勢(shì)，從而改善了常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊接工藝下該區(qū)域焊縫寬度較小的缺點(diǎn)；由圖11d可以看出，當(dāng)擺動(dòng)振幅增大到2 mm時(shí)，焊縫形狀轉(zhuǎn)變?yōu)闄E圓形，焊縫熔深急劇減小，上板未焊透；由圖11e可以看出，當(dāng)擺動(dòng)振幅為3 mm時(shí)，焊縫形狀轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪危嬖趪?yán)重咬邊現(xiàn)象。

(a)A=0.5 mm

(b)A=1.0 mm (c)A=1.5 mm

(d)A=2.0 mm (e)A=3.0 mm圖11 不同擺動(dòng)振幅下焊縫截面形貌Fig.11 Cross section morphologies of welding seams under different wobble amplitude

2.2.6焊縫顯微組織

301不銹鋼中所含的錳、鎳、鈷元素能與γ-Fe無(wú)限固溶，進(jìn)而可以開(kāi)啟γ相區(qū)(即奧氏體區(qū))，以致在室溫條件下，301不銹鋼仍能保持奧氏體組織。疊焊接頭焊縫微觀組織形貌見(jiàn)圖12，可以看出，不銹鋼母材與焊接熱影響區(qū)均為單一奧氏體組織，呈纖維狀，是一種典型沿冷軋方向延伸的顯微組織。常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊熱影響區(qū)的奧氏體晶粒較母材的奧氏體晶粒略有長(zhǎng)大，焊縫熔池凝固相變過(guò)程與 Cr/Ni當(dāng)量比(HCr/HNi)有緊密的聯(lián)系。根據(jù)相關(guān)研究， 得到Cr、Ni當(dāng)量分別為[21]

HCr=w(Cr)+w(Mo) +1.5w(Si)

HNi=w(Ni)+w(Co)+30w(C) +0.5w(Mn)

(a)母材

(b)常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊熱影響區(qū)

(c)直線(xiàn)形光束擺動(dòng)激光焊熱影響區(qū)

(d)常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊熔合區(qū)

(e)直線(xiàn)形光束擺動(dòng)激光焊熔合區(qū)圖12 焊縫微觀組織形貌Fig.12 Microphologies of welding seams

通過(guò)計(jì)算得到301不銹鋼的HCr/HNi為1.45，當(dāng)1.25

2.2.7力學(xué)性能

焊縫機(jī)械性能與焊縫結(jié)合面熔寬有著緊密聯(lián)系，不同擺動(dòng)振幅條件下的焊縫常溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。當(dāng)擺動(dòng)振幅較小(為0.5 mm)時(shí)，與無(wú)擺動(dòng)焊接相比，結(jié)合面熔寬變化量較小，而線(xiàn)載荷卻顯著增大，這是因?yàn)閿[動(dòng)焊較常規(guī)無(wú)擺動(dòng)焊的氣孔率小，結(jié)合面氣孔數(shù)量是降低疊焊接頭剪切強(qiáng)度的因素，且擺動(dòng)焊熔合區(qū)晶粒更細(xì)小亦可增大焊接接頭的剪切線(xiàn)載荷。隨著擺動(dòng)振幅的增大，結(jié)合面熔寬增大，疊焊接頭剪切時(shí)受力面積增大，剪切線(xiàn)載荷增大，能有效提高不銹鋼疊焊接頭抗剪切能力。當(dāng)擺動(dòng)振幅增大到1.5 mm時(shí)，焊縫剪切線(xiàn)載荷可達(dá)到795.6 kN/m。

表2 焊接試樣拉伸試驗(yàn)結(jié)果

3 分析與討論

3.1 結(jié)合面熔寬對(duì)疊焊接頭剪切強(qiáng)度的影響

圖13 激光直線(xiàn)形光束擺動(dòng)下的焊接行走路徑Fig.13 The laser welding travelling path in linear beam wobble mode

激光焊接能量集中，結(jié)合面熔寬較小，這一特性會(huì)導(dǎo)致疊焊接頭的抗剪切性能降低。當(dāng)采用激光光束擺動(dòng)焊接時(shí)，光束作用在焊件表面的區(qū)域更大。以直線(xiàn)形光束擺動(dòng)方式為例，其行走路徑見(jiàn)圖13，可以看出，擺動(dòng)頻率越快(f越大)，焊縫內(nèi)的熱量更均勻，單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)光束擺動(dòng)振幅值位置的次數(shù)也越多，所以焊縫熔寬隨著振動(dòng)頻率的增大而增大，結(jié)合面熔寬也相應(yīng)增大。此外，隨著擺動(dòng)振幅的增大，激光作用工件熔化區(qū)域增大，結(jié)合面熔寬顯著增大。當(dāng)焊接的功率和焊接速度為定值時(shí)，單位線(xiàn)長(zhǎng)度內(nèi)的熱輸入量是定值，故焊縫的深度隨著熔寬的增大而減小，所以選擇合適的光束擺動(dòng)頻率和擺動(dòng)振幅有助于增大疊焊接頭的結(jié)合面熔寬，增大剪切受力面積，從而提高疊焊接頭的抗剪切性能。

3.2 結(jié)合面氣孔率對(duì)疊焊接頭剪切強(qiáng)度的影響

常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊上下板結(jié)合面處存在工藝型氣孔，氣孔的存在一方面減小了有效搭接面積；另一方面，在承受剪切載荷時(shí)，搭接面處的氣孔可能成為裂紋源，會(huì)加速構(gòu)件的剪切斷裂。與常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊接相比，光束擺動(dòng)激光焊的熔池冷卻速度較慢[24]，在光束的“攪動(dòng)”作用下，熔池內(nèi)的氣體較常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊也更容易逸出，使得焊縫內(nèi)的氣孔率降低，有效減小了結(jié)合面處氣孔缺陷，從而有利于提高疊焊接頭抗剪切能力。

3.3 焊縫晶粒對(duì)疊焊接頭剪切強(qiáng)度的影響

圖14 Cr/Ni當(dāng)量比對(duì)奧氏體不銹鋼相變影響Fig.14 The effect of Cr/Ni equivalent ratio on the phase transition of austenitic stainless steel

光束擺動(dòng)加強(qiáng)了熔池內(nèi)的攪拌，使熔池對(duì)流加快，湍流層寬度增大，熱交換作用更加充分，溫度梯度減小，同時(shí)光束對(duì)溶池的攪拌作用使溶池內(nèi)初凝的柱狀枝晶斷裂，使得晶軸間與焊縫中心處的等軸晶增多，這有利于減小材料焊后力學(xué)性能的各向異性，提升焊縫的斷裂塑性[25]。激光焊接時(shí)，焊縫的形成是一個(gè)非平衡快速凝固過(guò)程，經(jīng)歷了L→γ的勻晶轉(zhuǎn)變，L→γ+δ的共晶轉(zhuǎn)變以及δ→γ的固溶轉(zhuǎn)變，如圖14所示[26]，其中固溶轉(zhuǎn)變是一個(gè)溶質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程，溫度范圍為1 573～1 073 ℃(降溫過(guò)程)，激光焊接過(guò)程中熔池的快速冷卻并未提供足夠的時(shí)間來(lái)完成固溶相變，使得焊縫最終的組織為奧氏體與δ鐵素體的混合相。光束擺動(dòng)焊接時(shí)熔池冷卻速度較常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊慢，這有利于δ鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，所以焊縫中的殘留δ鐵素體較常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊少，從而提升了焊縫的韌性[27]。

4 結(jié)論

(1)與常規(guī)無(wú)擺動(dòng)激光焊相比，5種激光光束擺動(dòng)方式焊接均能有效增大疊焊板結(jié)合面熔寬，其中，8字形光束擺動(dòng)方式的焊接結(jié)合面熔寬最大，無(wú)限符形光束擺動(dòng)方式的焊接焊縫存在嚴(yán)重咬邊現(xiàn)象。此外，光束擺動(dòng)焊接能有效抑制工藝型氣孔的產(chǎn)生，順時(shí)針環(huán)形光束擺動(dòng)方式下的焊縫氣孔率最小，低至0.6%。

(2)隨著激光功率增大或焊接速度減小，焊縫單位長(zhǎng)度熱輸入量增大，焊縫熔深和結(jié)合面熔寬均呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。當(dāng)離焦量取值為5 mm時(shí)，即可得到無(wú)飛濺、成形美觀的焊縫。

(3)光束在直線(xiàn)形擺動(dòng)方式下，光束擺動(dòng)頻率或振幅越大，焊縫結(jié)合面熔寬均呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，而熔深相應(yīng)減小。隨著光束擺動(dòng)振幅的增大，焊縫形狀由丁字形向橢圓形、梯形轉(zhuǎn)變，當(dāng)擺動(dòng)振幅大于2 mm時(shí)，不銹鋼上下板未連接。

(4)不銹鋼疊焊中，光束擺動(dòng)焊接焊縫結(jié)合面熔寬較大，結(jié)合面氣孔率顯著降低，且焊縫晶粒細(xì)小，是提高疊焊接頭力學(xué)性能的主要因素。

(5) 當(dāng)光束擺動(dòng)方式、激光功率、焊接速度、離焦量、擺動(dòng)振幅和擺動(dòng)頻率分別為直線(xiàn)形、3 kW、2.4 m/min、5 mm、1.5 mm和300 Hz時(shí)可獲得成形好、氣孔較少、剪切強(qiáng)度較高的疊焊接頭。