厚板高强钢厚板超窄间隙CO_2激光填丝多道焊

摘要：超窄间隙激光填丝多道焊技术是近年来进展起来的一种高效率厚板连接策略，能够以较低的激光功率焊接大厚度结构，进一步拓展激光焊接的运用领域。由于超窄间隙坡口带来的空间限制，在超窄间隙坡口内CO_2激光填丝焊工艺参数对焊缝成形的影响将显著不同于薄板平对接焊。就此，本论文对超窄间隙CO_2激光填丝多道焊开展深入的工艺探讨，并浅析焊接接头的组织特点和力学性能。CO_2激光焊接时需采取侧吹气体以抑制激光等离子体。试验表明，采取He气作为焊接气体时，He气达到8L/min激光等离子体得到抑制，可获得良好的焊缝成形。进一步提升He气流量则使焊缝成形变差。采取Ar作为焊接侧吹气体时其工艺适用性很差，较小的流量无法抑制激光等离子体，而较高的流量虽然能够抑制激光等离子体的形成但焊缝成形非常差。离焦量是另一影响焊缝成形的参数，采取正离焦量能够得到良好的焊缝成形，但过小和过大的离焦量均使焊缝成形变差，结果表明+20mm离焦量较为合适。激光功率、送丝速度、焊接速度三者之间具有一定的内在联系，其最主要的影响为焊缝的堆高。合理的单道焊缝堆高为7~8.2mm。本论文提出上面陈述的工艺参数的定量联系：单位长度焊丝所得激光能量只与送丝速度与激光功率有关，给出了送丝速度与最小所需激光能量的匹配联系；焊缝堆高决定于焊接速度与送丝速度的比值，给出了合理焊缝堆高需要的送丝速度和焊接速度的比值范围。焊接接头的焊缝内组织主要为粒状贝氏体和针状铁素体。焊接热影响区粗晶区主要为马氏体，细晶区为团絮状珠光体和细小的铁素体。多道焊条件下受到二次热循环区域的组织与只受一次热循环区域无显著的差别。接头的最高硬度位于热影响粗晶区，可以达到400HV以上。总体而言，热影响区具有非常显著的淬硬倾向。焊接接头具有良好的力学性能，拉伸试样的断裂位置均位于母材。关键词：激光填丝焊接论文窄间隙论文多道焊论文厚板论文Q345D论文

摘要6-8

ABSTRACT8-12

第一章 绪论12-32

1.1 课题探讨背景及作用12

1.2 厚板窄间隙焊接技术的探讨近况12-24

1.2.1 窄间隙电弧焊接技术14-16

1.2.2 窄间隙激光填丝焊接技术16-24

1.3 激光填丝焊接技术探讨近况24-30

1.3.1 激光填丝焊的技术特点25-28

1.3.2 激光填丝焊技术在铝合金焊接上的运用28-29

1.3.3 激光填丝焊在异种材料连接中的运用29-30

1.4 本论文主要探讨内容30-32

第二章 实验设备、材料及策略32-40

2.1 CO_2激光窄间隙填丝焊接系统32-35

2.2 试验材料35-38

2.2.1 母材及其焊接性浅析35-37

2.2.2 焊丝37-38

2.3 焊接接头试样制备与浅析测试38-40

2.3.1 显微组织观察38

2.3.2 力学性能测试38-40

第三章 Q345D 厚板的窄间隙 CO_2激光填丝多道焊工艺探讨40-66

3.1 首道 CO_2激光填丝焊工艺参数对焊缝成形的影响40-58

3.1.1 侧吹气体的影响41-47

3.1.2 离焦量的影响47-50

3.1.3 激光功率的影响50-53

3.1.4 送丝速度的影响53-56

3.1.5 焊接速度的影响56-58

3.2 焊接优化工艺参数的窗口58-62

3.3 多道 CO_2激光填丝焊工艺参数的探讨62-66

第四章 多道焊接头的显微组织与力学性能浅析66-80

4.1 焊接接头的显微组织浅析66-72

4.1.1 焊缝金属的显微组织67-68

4.1.2 热影响区显微组织68-72

4.1.2.1 焊缝内热影响区68-70

4.1.2.2 母材热影响区70-72

4.2 焊接接头力学性能浅析72-80

4.2.1 焊接接头不同道次的硬度分布72-79

4.2.2 焊接接头的拉伸强度79-80

第五章 结论80-81