学习是个循序渐进不断积累的过程！本期总结的是“SUS301L不锈钢非熔透型激光搭接焊的疲劳特性分析”-2016
序 言
在轨道客车不锈钢车体中采用非熔透型激光搭接焊工艺，较熔透型和电阻式点焊具有很高的优越性。影响激光搭接焊的因素包括激光机的焊接功率、焊接速度、离焦量和搭接板间距等。通过改变以上因素，可以得到不同的焊接效果，通过改变相应参数研究用于铁道客车不锈钢车体的非熔透型激光搭接焊接头的疲劳特性。目前国内外很少对非熔透型激光搭接焊疲劳特性进行具体的研究，一般集中于对其焊缝质量、焊缝强度、剪切拉伸强度、拉伸强度等进行研究。疲劳强度在不锈钢车体的搭接焊中有着十分重要的作用。通过对非熔透型激光搭接焊的疲劳研究，为实际生产提供理论依据。
试验方法
采用 SUS301L 奥氏体不锈钢，根据轨道列车不锈钢车体侧墙处外墙板和补墙骨架不同厚度分类组合。激光焊接使用Trudisk4002 盘式固体激光器，额定功率4kW，光束波长1.06μm，光纤直径0.6mm 焦距 200mm。保护气体为氩气，流量为30L /min，氩气纯度≥99.999% ，导嘴直径 8mm。激光焊接工艺参数见表 1，厚度组合和工艺参数都是根据实际轨道列车不锈钢车体分块侧墙中的外墙板和补墙骨架装配组合。制定试板及试件，试件由两块等长的宽度b= 40mm，厚度为 t1，t2( t1≤t2 ) 的试板激光焊而成。其中 t 随不同厚度组合而改变。为了防止不等厚板焊接试样在疲劳试验过程中产生偏心，在上、下板均焊上垫板，以保证焊接接头受力均匀。标准接头试样形状及尺寸如图
试验结果与分析
-不同板厚组合非熔透型激光焊的疲劳强度对比
对比组1:0.6mm+1.5mm和0.6mm+2.0mm，采用激光功率0.94kW，焊接速度30mm/s，离焦量为0;对比组2:1.5mm+1.5mm和1.5mm+2.0mm，采用激光功率1.8kW，焊接速度30mm/s，离焦量为0。
四组试样都为非熔透激光搭接焊，满足EN15085-3，ISO13920标准要求，未焊透表面无明显焊痕。剪切拉伸试验和疲劳试验确定各组的剪切拉伸载荷和疲劳极限，试验数据如表3
综上所述，在焊透板和激光焊参数不变的情况下，加厚非熔透型激光搭接板的未焊透板，会降低其剪切拉伸强度，但是提高了疲劳强度。
试验结果与分析
-熔透型与非熔透型激光搭接焊的疲劳强度对比
根据车箱体实际组合，采用0.6mm－SUS301L+1.0mm－SUS301L，0.6mm－SUS301L+1.5mm－SUS301L，0.6mm－SUS301L+2.0mm－SUS301L三个组合型号，即外墙板取0.6mm不锈钢钢板，补墙钢架分别为1.0mm，1.5mm，2.0mm厚不锈钢钢板。其中0.6mm+1.0mm厚度组合进行熔透激光搭接焊，其余两组进行非熔透型激光搭接焊。
综上所述，在相同熔深的情况下，1号试样(0.6mm+1.0mm)熔透型相对于2号，3号非熔透式试样表现出较小的剪切拉伸强度和疲劳强度．通过加厚非熔透型激光搭接焊的未焊透板等措施，将熔透型转化为非溶透型，在相同熔深情况下，既能加大剪切拉伸强度，也能大大加强搭接板的疲劳强度。
试验结果与分析
-非熔透型激光焊与电阻式点焊的疲劳强度对比
引进2mm－SUS301L+3mm－SUS301L和2mm－SUS301L+2mm－SUS301L两组电阻点焊试样，宽度均为45mm，焊核直径为7mm．其焊缝质量等级执行EN15085－3中CPC2级，焊接公差标准执行ISO13920中的A级，点焊痕迹深度不超过单侧板厚度10%．分别进行剪切拉伸试验和疲劳试验，得到相关数据如表5
在轨道列车不锈钢车体的焊接中，非熔透型激光搭接焊通常用于外墙板等需要表面质量和密封性要求的2.0mm以下薄板组合中，而点焊一般应用于较厚的厚板组合或是厚薄结合的三层板组合．通过图5，在薄板组合中采用非熔透型激光焊工艺能得到较电阻式点焊工艺厚板组合更高的疲劳强度，但剪切拉伸强度有所下降。
分 析 讨 论
1：从本质上说，可以认为大多数疲劳裂纹从预先存在平面裂纹的地方开始并且他们的行为可用断裂力学分析方法描述［10］。通过对相关焊接进行初步的断裂力学分析。根据疲劳裂纹的扩展速率公式(即Pairs指数关系:da/dN=c(δk)m，其中da/dN为疲劳裂纹的扩展速率，c，m是材料常数，Δk为应力强度因子幅值)，可知焊接接头的宏观力学性能不均匀性对裂纹在焊接接头中的扩展速率有重要影响。焊缝宽度越小，试样的疲劳寿命越长，而且越来越接近均匀母材的疲劳寿命；焊缝宽度越大，试样的疲劳寿命越短，并且越来越接近均匀焊缝材料的疲劳寿命［11］。宏观力学性能不均匀性影响着疲劳寿命。
2：一般情况下，熔透型激光搭接焊的力学性能更趋向于不均匀，具有更大的焊接体积，其疲劳寿命相对非熔透型更接近均匀焊缝材料的疲劳寿命。所以在相同熔深的情况下，熔透型激光搭接焊疲劳寿命载荷小于非熔透型激光搭接焊。同时在激光焊接参数和焊透板不变的情况下，增加非熔透型激光搭接焊透板的厚度，并未加大受力的焊接体积，所以并不能加强其剪切拉伸强度，但加大焊透板厚度的同时改善了焊接接头的宏观力学性能不均匀性，所以具有更高的疲劳强度。
https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=fCqJ37DMrBl7NTFW7j-Amejdrx9o7fjOk_Qr8teGNNaTfxJLLxfIrybeo_hmuJPnGXlzE1oGqQKDAkb_aOcYSF3uukZRZzuwnzyPyEPvV5KvKE7kQCeesjHxeTZo5hKVg43r9aw61jB4wI_gbWX27w==&uniplatform=NZKPT&language=CHS
知网-参考文献
