Estudo sobre a solda a laser de chapa de aço inoxidável 304

Os veículos a hidrogénio são um dos principais caminhos técnicos para o desenvolvimento de veículos de nova energia na China.A sua durabilidade, baixo ruído e emissões zero são consideradas as melhoresDirecção para o desenvolvimento de veículos de nova energia.As células de combustível são a principal fonte de energia dos veículos a hidrogénioA placa bipolar é um dos principais componentes do combustível.Célula.O aço inoxidável é adequado para a produção em massa em larga escala de placas bipolares de células de combustível devido à sua excelente estampaçãodesempenho,alta condutividade elétrica, baixo preço, métodos de fabrico diversos e boas propriedades mecânicas.

OSoldaduraA produção de chapas de aço inoxidável é um processo fundamental no processo de fabrico de chapas bipolares de células de combustível.quando a soldadura por arco é usada para soldar, a entrada de calor é relativamente grande, o que pode facilmente causar grandes soldasDeformações que não são propícias à solda de chapas de aço inoxidável.Este artigo usa laser de fibra para conduzirA investigação sobre a solda em chapas de aço inoxidável 304 de espessura de 1 mm explora os efeitos dos diferentes parâmetros de processo sobre aA formação de soldadura e defeitos de soldadura, e analisa a microstrutura e propriedades mecânicas das juntas sobdiferentes especificações, para Soldagem a laser de aço inoxidável 304. fornecer orientação sobre engenharia práticaAplicações de placas finas.

1Materiais e métodos de ensaio

O material de ensaio é uma chapa de aço inoxidável 304 laminada a frio de 1 mm de espessura, cuja composição química consta do quadro 1.A figura 1 mostra a estrutura do metal de base do aço inoxidável, que é principalmente austenita.A direcção, e uma pequena quantidade de estrutura de ferrite permanece entre as camadas de austenita.

Tabela 1QuímicaComposiçãode 304de aço inoxidávelAço(wt%)

Fig.1microestruturade 304de aço inoxidávelAçoBasemeal

O equipamento de solda é yls-10000Laser de fibra.a potência de saída máxima do laser é de 10 kW,a distância focal é de 300 mm, o comprimento de onda de saída é de 1070 nm e o diâmetro do ponto no foco é de 0,72 mm.utilizar diferentes potência do laser p, velocidade de soldagem v e quantidade de desfoque do feixe d para soldar a placa e analisar

O efeito dos diferentes parâmetros do processo sobre a formação. O gás argônio foi utilizado para protecção durante o processo de solda,e o caudal de gás foi de 15 l/min.Após a solda, o corte do fio foi utilizado para amostragem.Foi utilizado reagente fecl3 para corrosão. Foi utilizado um microscópio estéreo para observar a morfologia macroscópicaA partir daí, a análise foi efectuada com base na análise de uma secção de solda, e foi utilizado um microscópio metalográfico para observar a microstrutura da solda.

As amostras foram vibratadas e polidas, e a orientação e o tamanho dos grãos foram analisados utilizandoum difractômetro de retrodispersão de elétrons (ebsd). as juntas soldadas foram esticadas usando um zwick-z100máquina de ensaio de tração à temperatura ambiente, e a taxa de alongamento das articulações foi de 0,5 mm/min.

2Resultados e análise dos ensaios

2.1 a influência dos diferentes parâmetros do processo na formação da costura de solda

A figura 2 mostra o efeito da velocidade de solda na formação de solda.O desfoque do feixe é de 0 mm. Pode-se ver que quando a velocidade de soldagem é de 5 m/min, a placa é completamente divididasob a acção do laser; quando a velocidade de solda aumenta para 8 m/min, a solda é discontínua eexistem furos totalmente penetrantes em alguns locais;quando a velocidade de solda continua a aumentar para 10 m/min,A superfície e a parte traseira da solda são uniformes e contínuas, sem que haja fenómeno de queima.Neste momento, a forma geral da solda é melhor, mas há um ligeiro corte inferior na parte de trás;Quando a velocidade atinge 12 m/min, a penetração na parte traseira da solda é insuficiente.

Fig.2SoldaduraformaçãoemdiferenteSoldaduravelocidades

（P= 100C,D= 0mm）

Pode-se ver que a velocidade de solda tem um impacto significativo na formação.A energia linear do feixe é elevada, o metal na piscina fundida evapora fortemente,A força de reacção do vapor gerada é forte. No entanto, a profundidade da piscina fundida é pequena.sob a ação de vapor de metal de alta velocidade, o líquido metal fundido piscina pode facilmente correr para forada parte de trás do buraco fundido profundo e escape da piscina fundida na forma de salpicos,ou mesmo todo o metal fundido da piscina é completamente ejetado do fundo. faz com que a placa se quebre.À medida que a velocidade de solda aumenta, a energia linear diminui, a força de reação de evaporação geradaO metal no reservatório de água derretida diminui e o impacto sobre o metal do reservatório de água derretida diminui;O ângulo de deflexão da pluma de metal gerada no metal do poço fundido aumenta,e a força de reação de evaporação é tendenciosa do fundo do reservatório fundido para a parte traseira doA água fundida, que é propícia à melhoria da formação de soldadura.

A figura 3 mostra a formação da costura de solda sob diferentes potências de laser.Soldagem a laser A velocidade é10 m/min e o desfoque do feixe é de 0 mm. Pode-se ver que quando a potência do laser aumentade 5 w a 1000 w, é alcançada a penetração completa da chapa de aço inoxidável de 1 mm,Mas diferentes potências de laser têm um impacto maior na formação.quando a potência do laser é de 5 w, a largura da solda é relativamente estreita, há muitos furos de queima na solda,E há muitas pequenas partículas de salpicamento nas costas.quando a potência aumenta para 50 w, a larguraA redução da velocidade de combustão é, portanto, uma consequência da redução da velocidade de combustão.quando a potência aumenta para 100 w,a costura de solda não tem mais defeitos de queima, e a formação de dois lados da costura de solda é melhor- Não, não, não, não, não.

quando a potência do laser é de 500 w, a forma geral da solda é boa, mas um pequeno número deAparecerão buracos de queima.quando a potência aumenta para 1000 w, a largura da solda continua a aumentar,A partir de então, a sua produção é mais rápida, mas o número de furos causados pela queima da solda também aumenta significativamente.o desfoque do feixe é de 0 mm, quando a potência do laser é pequena ou grande, a sensibilidade da costura de solda à queima atravésé maior.Só uma potência laser moderada pode garantir uma boa formação de costura de soldagem.é baixo, o volume do reservatório fundido é muito pequeno e apenas uma pequena força de reação de evaporação de metal é necessáriaPara causar a metal de solda para expulsar do fundo e criar buracos de queima através nos locais correspondentes.Quando a potência do laser é alta, a força de reação da evaporação do metal é maior, o que pode facilmente levar à queimada solda.

Fig.3SoldaduraformaçãoEmdiferenteponto de soldaVersões

(V= 10m/min，D= 0mm)

A figura 4 mostra o efeito do desfoque do feixe na formação da costura de solda.Os resultados são apresentados nas figuras 2 e 3. Aqui mostramos principalmente os resultados quando o desfoque do feixe é de 10 e - 10 mm.conforme mostrado na figura 4 (a) e (b), quando o desfoque do feixe for de 10 mm e a velocidade de solda for de10 m/min, mesmo que a potência do laser seja aumentada de 100 w para 3000 w, a parte de trás da placa não pode ser solda.com base na produção de furos de penetração profunda durante o processo de soldagem a laser, a soldagem a laser é divididaem dois modos: solda por condução térmica e solda por penetração profunda.Há um limite entre os dois modos. para além deste limite, a soldagem a laser irá transformar deA soldagem por condução térmica para a soldagem por penetração profunda. geralmente utilizado este limiar é descrito como a relação deA potência do laser para o diâmetro do ponto ou a potência do laser para a área do ponto. portanto, à medida que a quantidade de desfoque aumenta,O ponto do feixe torna-se maior. sob a mesma potência de laser e velocidade de soldagem,LSoldadura por asermudará deA soldagem por penetração profunda para a soldagem por condução térmica, e a profundidade de penetração diminuirá em conformidade.

(A)P= 100W，V= 10m/min，D= 10mm，(b)P= 3000W，V= 10m/min，

D= 10mm，(c)P= 100W，V= 6m/min，D= 10mm，(d)P= 3000W，

V= 6m/min，D= 10mm，(e)P= 100W，V= 6m/min，D=-10mm，

(f)P= 3000W，V= 6m/min，D=-10mm

Fig.4Soldaduraformação- NãordiferenteDesfoqueMontantes

Portanto, quando a quantidade de desfoque é de 10 mm, o modo de soldagem é a soldagem por condução térmica.A largura da solda é grande e a profundidade é pequena. a energia do laser é concentrada noA superfície da piscina fundida e a capacidade de penetração são limitadas.Portanto, a penetração da placa não pode seralcançado a velocidades de solda mais elevadas e numa gama de potências mais ampla, quando a velocidade de solda cai para 6 m/min,O aumento da entrada de calor faz com que a solda seja completamente penetrada, a largura da solda é maior e a frente e a parte superiorA distância entre os pontos de reflexo e os pontos de reflexo é de - 10 mm.a velocidade de solda é6 m/min, a formação da costura de solda é igualmente boa, como se mostra na figura 4 (e) e (f).

2.2Estrutura das juntas soldadas

A figura 5 mostra a morfologia da junção sob diferentes quantidades de desfoque do feixe.No entanto, quando o desfoque é feito, o processo de desfoque é feito de forma a não causar fissuras, poros e outros defeitos nas articulações.O valor é de 0 mm, defeitos de subcorte ocorrerá na parte de trás da solda, e devido à forte evaporação

A distúrbio no reservatório de fusão é grande e a linha de fusão conjuntaNão é simétrica nos lados esquerdo e direito.Os lados da frente e da parte de trás da solda apresentam uma forma convexa e a largura de fusão aumenta.

Fig.5ArticulaçãomorfologiaemdiferenteDesfoqueMontantes

A figura 6 mostra a microestrutura do metal da solda. A figura 6 (a) mostra a estrutura da solda perto do centro.A figura 6 (b) mostra a estrutura da solda próxima da zona afectada pelo calor.A Comissão considera que aa estrutura de solda mostra um crescimento cristalino colunar óbvio da borda ao centro, e os grãos na

A zona afectada pelo calor da solda não cresce significativamente.

Fig.6microestruturade partes diferentesdea articulação

A velocidade de arrefecimento das diferentes partes da solda e as diferentes composições da solda fazem com que a ferritaassumem formas diferentes, incluindo uma grande quantidade de ferrita esquelética e uma pequena quantidade de ferrita semelhante a um latão.Para observar melhor a orientação do crescimento do grão e a distribuição do tamanho do grão, a figura 7 mostra o EBSDanálise da articulação. pode-se ver que o metal base é composto por grãos equiaxados com um tamanho de grãoA estrutura da solda segue principalmente a direcção < 100>, apresentando um crescimento de colunas opostas.A maior parte dos grãos na área de solda são pequenos, com grãos médiosDimensões inferiores a 100 μm e o resto dos grãos colunares são maiores, variando entre 100 e 400 μm.

Fig.7EBSDAnálisedeArticulaçãostr- O que é?

2.3 Propriedades mecânicas das juntas

As figuras 8 e 9 mostram a resistência à tração e a posição de fratura da articulação sob diferentes valores de desfoque, respectivamente.Pode-se constatar que quando a quantidade de desfoque é de 0 mm, a posição da fratura da articulação é a ligação entrea solda e o metal base, porque há um subcorte na parte de trás da junção neste momento, o que facilmente causa tensãoconcentração e fratura.quando a quantidade de desfoque é de 10 e - 10 mm, todas as articulações estão quebradas no metal básicoNeste momento, a resistência à tração e o alongamento das juntas são ambos elevados.

Fig.8TraçãoforteHda articulaçãodiferenteDesfoqueMontantes

Fig.9fracturaposiçõesda uniãot emdiferenteDesfoqueMontantes

3 conclusão

1. velocidade de soldagem, potência do laser e desfoque do feixe têm um impacto significativo na formação de soldagem de 1 mmEspessura304 inoxidávelA velocidade de soldagem aumenta de pequena para grande, a formação da costura de soldagemmudançasde completamente separado, bem formado,para solda incompleta; se a potência do laser for demasiado pequena ou demasiado grande,A sensibilidade da penetração da solda será maior;quando a potência do laser for de 100 w, o desfoque é de 0 mm,e a velocidade de solda é de 10 m/min, a solda será melhor formada.na quantidade de desfoqueé propíciopara melhorar a formação da costura de solda, o que aumenta a largura da costura de solda,reduz muito a sensibilidadeA utilização de um sistema de perforação aumenta a gama de parâmetros de solda.
2. A forma da secção transversal da articulação com uma quantidade de desfoque de 10 e - 10 mm é boa e não há defeitos;O modo de solidificação do metal de solda é a solidificação fa, que é composta de austenita γ and ferrita δ incompletamente transformada.A ferrite apresenta diferentes formas, incluindo uma grande quantidade de ferrite esquelético.e uma pequena quantidade de ferrita semelhante a um latão;a estrutura da solda principalmentecresce em coluna ao longo da direcção <100>.A maior parte dos grãos na zona de solda são pequenos,e o tamanho médio do grão é inferior a 100 μm.a coluna restanteOs cristais são de dimensões maiores, variando de 100 a 400 μm.
3. quando a quantidade de desfoque é de 10, - 10 mm, a articulação tem alta resistência à tração e alongamento e a posição da fraturaéNo entanto, quando a quantidade de desfoque é de 0 mm, o desempenho da articulação diminui e a fraturaPosiçãofecharpara a solda.