專利名稱：激光在低活化馬氏體鋼焊接中的應用及焊接方法
技術領域：
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本發明涉及焊接技術領域，特指激光焊接在中國低活化馬氏體鋼焊接中的應用及焊接方法。
背景技術：
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核聚變能被認為是滿足人類未來能源需要的潛在技術。低活化鐵素體/馬氏體鋼(Reduced Activation Ferritic/Martensitic steels， RAFMs)由于具有較低的輻照腫脹和熱膨脹系數、較高 的熱導率等優良的熱物理、力學性能，以及相對較為成熟的技術基礎，因此被普遍認為是未 來聚變示范堆和聚變動力堆的首選結構材料。CLAM鋼是中國近年研制的具有完全自主知識 產權的低活化馬氏體鋼。焊接是其走向實際應用的關鍵技術之一。RAFM鋼對焊接要求比較 苛刻，退火、回火溫度和時間的變化會造成焊縫性質的較大變化，材料在焊接加工過程中， 焊接接頭區各部分性能、組織和化學成分會發生較大變化，焊縫容易出現焊縫韌性降低、時 效傾向、熱影響區(HAZ)軟化現象和冷裂紋、IV型裂紋等焊接缺陷，受輻照后可能會出現 輻照脆化、氣泡、腫脹等現象，同時焊接還會對材料的腐蝕性能產生較大的影響。而關于CLAM 鋼焊接方面的研究還很少，僅有關于熱等靜壓擴散焊的初步研究[報道。熔焊被認為是包層構 件獲得良好質量的關鍵技術，到目前為止，尚未見CLAM鋼激光焊相關的研究報道，于是利 用新的焊接技術來獲得可靠的焊接接頭成為一個至關重要的研究課題。
發明內容
發明目的在于提供激光焊接在CLAM鋼焊接中的應用及焊接方法，本發明結合CLAM 鋼的焊接特點和應用特點，利用激光焊接CLAM鋼，焊后焊縫接頭平整美觀，無裂紋孔洞產 生，從而大大提高了該鋼焊接接頭的綜合性能。
激光焊接CLAM鋼的焊接方法為焊接前，CLAM鋼試樣焊接接頭處用金相砂紙打磨， 并用丙酮清洗，然后用Nd:YAG激光器進行激光焊接。
所述的Nd:YAG激光器為燈泵譜連續Nd:YAG激光器。 激光焊接過程中用惰性氣體作為保護，所用的惰性氣體優選為氬氣。 焊接過程中，離焦量在0 -lmm。
激光焊接條件為:激光輸出功率P-3 4KW,焊接速度V=9 25mm/s，光斑直徑d=0.5 lmiru
上述工藝條件均是發明人通過實驗優化、篩選出來的最佳工藝參數。在此工藝下可獲得良好的焊接質量。與其他本焊接方法相比，本發明激光焊接具有以下特點
1、 聚焦后的激光具有很高的功率密度(105 107W/cm2)，焊接以深熔的方式進行；
由于激光加熱的范圍小，在相同功率和焊接厚度條件下，焊接速度快，熱輸入小，熱影響小， 焊接應力和變形小；
2、 激光能發射、透射、能在空間傳播相當距離而衰減很小，可以進行遠距離或一些難以 接近的部件的焊接；
3、 一臺激光器可供多個工作臺進行不同的工作，即可焊接，又可切割、合金化和熱處理;
4、 激光不受電磁場影響，不存在射線保護，也不需要真空保護。
與現有技術相比，本發明結合CLAM鋼的特點，首次采用高能束激光焊接CLAM鋼， 穿透焊接，焊接厚度4 6mm，獲得了良好的焊接結果，焊接后焊縫接頭宏觀平整美觀，無 裂縫孔洞產生，顯微組織分析、硬度測試、拉伸試樣分析顯示該焊接接頭無焊接缺陷，無夾 雜，無氣孔，熔合良好，因而大大提高了CLAM鋼焊接接頭的綜合性能。
圖l實施例1的焊接接頭截面照片 圖2實施例1的焊接接頭顯微組織 圖3實施例1的焊接試樣拉伸照片 圖4實施例2的焊接接頭截面照片 圖5實施例2的焊接接頭顯微組織 圖6實施例2的焊接接頭截面照片
具體實施例方式
本發明的實施例l: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進 行焊接，離焦量Omm,在激光輸出功率P:4KW，焊接速度V=9mm/s，光斑直徑d:0.5mm， 保護氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度6mm。經過斷面和顯微組織分析，結果顯示 該焊接接頭無焊接缺陷，無夾雜，無氣孔，熔合良好，焊接接頭截面照片和顯微組織圖片分 別如圖1和圖2所示；對焊接試樣進行拉伸試樣，試樣在母材處斷裂，未在焊縫和熱影響區 斷裂，焊縫性能良好，如圖3所示。
本發明的實施例2: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進行焊接，離焦量0mm，在激光輸出功率P-3.5KW，焊接速度V=25mm/s，光斑直徑d=0.5mm， 保護氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經過斷面和顯微組織分析，結果顯示 該焊接接頭無焊接缺陷，無夾雜，無氣孔，熔合良好，焊接接頭截面照片和顯微組織圖片分 別如圖4和圖5所示；對焊接試樣進行拉伸試樣，試樣在母材處斷裂，未在焊縫和熱影響區 斷裂，焊縫性能良好，如圖6所示。
本發明的實施例3: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進 行焊接，離焦量0mm，在激光輸出功率P-4KW，焊接速度V=15mm/s，光斑直徑d-0.5mm， 保護氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經過顯微組織分析結果顯示該焊接接 頭無焊接缺陷，無夾雜，無氣孔，熔合良好。
本發明的實施例4: CLAM鋼的激光焊接將CLAM鋼板材線切割成80mmxl2mm的試 樣，焊接前用金相砂紙對試樣焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后采用Nd:YAG激光器進 行焊接，離焦量-lmm，在激光輸出功率P-3.5KW，焊接速度V-20mm/s，光斑直徑d=lmm， 保護氣體Argon: 30L/min的條件下，焊接厚度5mm。經過顯微組織分析結果顯示該焊接接 頭無焊接缺陷，無夾雜，無氣孔，熔合良好。
權利要求
1、激光焊接在CLAM鋼焊接中的應用。
2、 激光焊接CLAM鋼的焊接方法，具體為采用Nd:YAG激光器對CLAM鋼進行激光焊接。
3、 權利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于焊接前，CLAM鋼試樣焊接接頭 處用金相砂紙打磨，并用丙酮清洗。
4、 權利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于Nd: YAG激光器為燈泵譜連續Nd: YAG激光器。
5、 權利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于激光焊接過程中采用氬氣作為保護 氣體。
6、 權利要求2所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于激光輸出功率P=3 4KW，焊接 速度V=9 25mm/s,光斑直徑d=0.5 lmm,激光焊接過程中，離焦量為0 -lmm。
7、 權利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量0mm，激光輸出功率P=4KW， 焊接速度V-9mm/s，光斑直徑d=0.5mm，焊接厚度6mm。
8、 權利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量Omm，激光輸出功率P=4KW， 焊接速度15mm/s，光斑直徑di.5mm，焊接厚度5mm。
9、 權利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量為0 mm，激光輸出功率 P=3.5KW，焊接速度V-25mm/s，,光斑直徑d=0.5mm，焊接厚度5mm。
10、 權利要求6所述的激光焊接CLAM鋼的焊接方法，其特征在于離焦量為-Imm，激光輸出功率 P=3.5KW,焊接速度V=20mm/s，光斑直徑d-lmm,焊接厚度5mm。
全文摘要
本發明涉及焊接技術領域，公開了激光焊接在CLAM鋼焊接中的應用及焊接方法，將CLAM鋼采用線切割，焊接前用金相砂紙對焊接接頭處打磨，并用丙酮清洗，然后用Nd:YAG激光器進行激光焊接。與現有技術相比，本發明首次采用激光焊接CLAM鋼，穿透焊接，焊接厚度在4-6mm，獲得了良好的焊接效果。焊后焊縫接頭宏觀平整美觀，無裂紋孔洞產生，顯微組織分析顯示該焊縫接頭無焊接缺陷，無夾雜，無氣孔，熔合良好，大大提高了CLAM鋼焊接接頭的綜合性能。
文檔編號B23K103/04GK101559540SQ20091002730
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者健 王, 雷玉成, 韓明娟 申請人:江蘇大學