镀锌钢板激光螺旋焊接时的飞溅现象研究

1. 在零间隙的镀锌钢板激光焊接过程中，镀锌层会汽化，并且堆积在接合面之间。

2. 如果没有排气通道，锌蒸气会继续累积，并且夹带到钢熔池中，造成飞溅。

3. 锌蒸气同时会影响熔池的形成与工艺稳定性。

4. 通过FLOW-3D WELD模拟，预测锌蒸气压力的影响，分析匙孔的形成。

重新设计焊接计划，以减少造成飞溅的锌蒸气压，并且维持足够的匙孔开口。

实验和模型设置

（a）激光设定

（b）FLOW-3D WELD模型设定

（c）激光螺旋焊接设定

（d）激光螺旋扫描路径

镀锌钢板在激光焊接时，发生的物理现象示意图

焊接截面比对（实验与数值模型）

(a) Q = 3.9kW, v = 8.5m/min, defocus = 0mm

(b) Q = 5.0kW, v = 8.0m/min, defocus = 0mm

(c) Q = 3.9kW, v = 7.0m/min, defocus = 10mm

数据比对

(a)  实验数据

(b)  数值模拟

高速摄影机拍摄的图片与FLOW-3D WELD模拟结果比对

(a)t = 1ms, (b) t = 3ms, (c) t = 7ms, (d) t = 25ms, (e) t = 150ms, (f) t = 190ms

(a) 线能量调整

(b) 临界线能量示意图

原焊接计划（a, b, c, d）与改进后（e, f, g, h）的实验及模拟结果比对

焊接计划改进后，表面较平整, 无飞溅现象发生。

1. 接合处的瞬间高压锌蒸气会导致熔池波动与飞溅现象。

2. 接合处计算的锌蒸气压力可以作为飞溅形成的指标，并可以指导焊接计划的设计。

3. 对螺旋焊接中的初始线能量进行限制，以避免锌蒸气压的增加，这可以减少飞溅现象。