摘要：基于0.5mm厚HastelloyC一276薄板进行了脉冲激光填丝焊接实验，研究了激光单脉冲能量和离焦量对焊缝成形的影响规律。研究结果表明，单脉冲能量和离焦量主要影响脉冲激光焊接热输入量、光斑大小和激光空间分布，并且对焊缝成形的宏观形貌影响较大；随着热输入量的增大，焊缝上下熔宽增大，焊缝下余高和下接触角也增大；在一定离焦量范围内，激光光斑直径越大，焊缝熔宽越大；受激光空间分布的影响，负离焦时，焊缝上熔宽总是略大于下熔宽；在一定工艺条件下，可获得正余高可控的焊接接头及熔宽、余高和接触角均匀而熔宽较小的焊缝形貌；焊缝上下表面光滑、均匀，表现出半圆波浪条纹特征。

1、引言

       镍基合金HastelloyC-276具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，已被广泛应用于石油化工、核电等领域。

       目前，HastelloyC-276材料的焊接方法主要有氩弧焊、电子束焊和激光自熔焊。研究发现，HastelloyC-276氩弧焊接热输人量大，焊缝显微组织粗大，有二次相析出，焊缝边缘存在软化的热影响区，焊接接头抗拉强度低。HastelloyC-276电子束焊接焊缝晶粒明显得到细化，硬度较母材得到显著提高，但焊接过程需要在真空环境中进行。脉冲激光焊接热输入量小、冷却速度快，薄板HastelloyC-276脉冲激光自熔焊焊缝成形较好，焊缝晶粒明显得到细化，元素偏析程度较低。与氩弧焊接相比，激光自熔焊具有明显优势，可替代氩弧焊接作为屏蔽套焊接成形的一种重要技术手段，但激光自熔焊接焊缝易产生负余高，影响屏蔽套整体使用性能。薄板激光填丝焊接(LwFw)它具有间隙容错能力强、夹紧精度要求低、能量密度集中等特点，比自熔焊更适合长大径厚比屏蔽套的焊接。HastelloyC-276薄板激光填丝焊接有利于提高焊接接头力学性能，但易受脉冲激光热输入、光斑大小和激光空间分布的影响。为此，本文研究了单脉冲能量和离焦对HastelloyC-276薄板脉冲激光填丝焊接形状的影响。

2实验材料与方法

       采用0．5mm厚的HastelloyC-276薄板(100mm×40mm)作为母材，选用直径为0.5mm的ERNiCrMo-4焊丝，母材与焊丝的化学成分见表1。采用英国GSI公司生产的JK701H型Nd：YAG脉冲激光器和自主改进的送丝系统。为保证焊丝的刚直性和稳定性，调整伸出送丝嘴的焊丝长度为2mm。采用前置送丝方式，送丝角度a为30°，光丝间距d为0．31Tim，并保证焊接过程中焊丝端部位于熔池前沿位置处。焊接过程中采用体积分数为99.9％的氩气作为保护气。

3实验结果及讨论

       根据填丝焊接工艺对焊缝成形形貌的影响规律可知，在单脉冲能量范围为1.25～1.75J、离焦量范嗣为一2～+2mm的条件下可获得熔宽较小，且上下熔宽、余高、接触角均近似一致的焊缝形貌。图2所示为单脉冲能量为1．25J、离焦量为一lmm时获得的焊缝成形截面形貌。图3所示为在此工艺条件下的焊缝成形表面形貌。可发现，焊缝表面光滑均匀，焊丝填充过程相对稳定。焊缝上表面成形呈现出一定周期性的半圆波浪条纹特征，周边未见明显飞溅物，这主要是因为脉冲激光间断作用使得焊缝上表面经历了多次熔化凝固，其中条纹间距与脉冲频率和焊接速度有关；焊缝下表面成形出现明显的熔化边界，且熔池金属向下形成突起，也呈现出一定的半圆波浪条纹特征，但半圆波浪条纹方向与上表面的相反，主要是激与兴电子学进展由于焊接过程中冷却速度较大．且焊丝填充焊接产生的余高较大．后一脉冲并不能完全熔透前一脉冲作用形成的余高金属，即前一脉冲作用形成的下余离低他处的金属并木经历熔过程。

       研究了单脉冲能量和离焦量对HastelloyC-276薄板脉冲激光填丝焊接中焊缝形貌的影响规律。得出以下结论。

1)随着单脉冲能量的增大．焊缝熔宽增大．住最力作用下焊缝金属向下塌陷，焊缝上余高和上接触角减小，下余高增大。

2)在不同离焦量条件下，焊缝上、下熔宽均本相近；随着离焦量绝对值的增大，光斑直径增大，焊缝熔宽增大；受激光空问分布的影响，负离焦时，上熔宽总是略大于下熔宽，正离焦时，当离焦量超过+2mm时，下熔宽略大于上熔宽，且正离焦时焊缝下余高比负离焦时的要大。

3)在单脉冲能量范围为1．25～1．75J、离焦域范为-2～+2mm的条件下，可获得熔宽较小，且上下熔宽、余高、接触角均近似一致的焊缝形貌；焊丝填加过程稳定，焊缝上、下表面成形光滑、均匀，均表现出半圆波浪条纹特征．但下表面半圆波浪条纹方向与上表面的相反。