保护气体对薄板A304光纤激光焊接接头形貌和力学性能的影响

发布时间：2020-02-02 09:56

【摘要】：在不同气压的高纯N_2、Ar及N_2/Ar混合气体保护条件下,采用光纤激光器对厚度为2mm的奥氏体304薄板进行了焊接试验,研究了保护气体压强、气体类型和混合比例对焊接接头形貌及力学性能的影响。结果表明,保护气体压强越大,焊缝熔深就越大,但气体压强对焊缝强度和硬度无明显影响。使用N_2/Ar混合气体作为保护气体时,N_2在保护气体中所占比例越大,焊缝的熔深就越大,而且使用不同比例的保护气体得到的焊缝均呈"丁"字形;保护气体类型及比例对焊缝强度和硬度没有显著影响,但焊缝的强度和硬度均大于母材。
【图文】：

５４，０１１４０４（２０１７）激光与光电子学进展ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ数保护气体时，焊件没有被焊透，焊件的拉伸断裂位置位于焊缝。保护气体压强与抗拉强度的关系如图５所示。由图可以看出，焊件的抗拉强度随着气体压强的增大而增加；使用Ｎ２作为保护气体比使用Ａｒ的焊件抗拉强度大；混合气体中Ｎ２的气体压强比例越大，焊件的抗拉强度越大。图４混合气体气压对焊缝熔深的影响Ｆｉｇ．４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｘｉｎｇｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｗｅｌｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｄｅｐｔｈ图５不同种类保护气体下的气压对焊件抗拉强度的影响。（ａ）单一保护气体；（ｂ）混合保护气体Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｅｌｄｓ．（ａ）Ｓｉｎｇｌｅｋｉｎｄｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ；（ｂ）ｍｉｘｉｎｇｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ比较图３和图５可以发现，焊件的抗拉强度与焊缝的熔深有关，焊缝熔深越大抗拉强度也越大。当焊件被焊透时，试样的拉伸断裂位置位于母材，焊缝的抗拉强度高于母材抗拉强度。从图６可以看出，母材区域由晶粒较粗大的等轴晶组成，熔合线附近母材的晶粒没有明显长大，不存在明显的热影响区。焊缝区域发生晶粒细化的晶体主要是沿垂直于熔合线的方向生长的柱状晶［１２］。焊缝的边缘靠近固相金属，导热率高、温度梯度较大、结晶速度较小，因此成分过冷区较小，有利于柱状晶的形成。柱状晶依附于母材晶粒生长，当晶粒最容易生长的方向与散热最快方向一致时，晶粒沿垂直于熔合线方向向焊缝中心生长［１３］。焊缝区域较母材区域的晶粒尺寸细，根据霍尔佩奇公式可以

ｉｏｎｄｅｐｔｈ图５不同种类保护气体下的气压对焊件抗拉强度的影响。（ａ）单一保护气体；（ｂ）混合保护气体Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｏｆｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｅｌｄｓ．（ａ）Ｓｉｎｇｌｅｋｉｎｄｏｆｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ；（ｂ）ｍｉｘｉｎｇｓｈｉｅｌｄｉｎｇｇａｓ比较图３和图５可以发现，焊件的抗拉强度与焊缝的熔深有关，焊缝熔深越大抗拉强度也越大。当焊件被焊透时，试样的拉伸断裂位置位于母材，焊缝的抗拉强度高于母材抗拉强度。从图６可以看出，母材区域由晶粒较粗大的等轴晶组成，熔合线附近母材的晶粒没有明显长大，不存在明显的热影响区。焊缝区域发生晶粒细化的晶体主要是沿垂直于熔合线的方向生长的柱状晶［１２］。焊缝的边缘靠近固相金属，导热率高、温度梯度较大、结晶速度较小，因此成分过冷区较小，，有利于柱状晶的形成。柱状晶依附于母材晶粒生长，当晶粒最容易生长的方向与散热最快方向一致时，晶粒沿垂直于熔合线方向向焊缝中心生长［１３］。焊缝区域较母材区域的晶粒尺寸细，根据霍尔佩奇公式可以推测出焊缝的强度大于母材的强度，这与试验结果相符合［１４］。图６光纤激光焊接接头的微观组织Ｆｉｇ．６Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｗｅｌｄｊｏｉｎｔｂｙｆｉｂｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ３．３保护气体对焊缝硬度的影响使用不同气体压强的Ｎ２作为保护气体的焊件显微硬度如图７所示。从图中可以看出，保护气体的压０１１４０４－５

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 刘键;石岩;刘佳;张宏;;保护气体对奥氏体不锈钢激光焊接的影响[J];激光与光电子学进展;2014年05期

2 李耿;张林;高明;曾晓雁;;保护气体对不锈钢光纤激光焊接的影响[J];热加工工艺;2011年23期

3 张林杰;张建勋;王蕊;巩水利;;侧吹气体对不锈钢薄板激光焊接焊缝成形的影响[J];稀有金属材料与工程;2006年S2期

4 肖荣诗,梅汉华,左铁钏;辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响[J];中国激光;1998年11期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 李正文;高向东;李秀忠;;激光焊接不锈钢技术[J];焊接;2016年11期

2 李竹洁;吕俊霞;邹江林;张建超;吴世凯;;氮气保护不锈钢激光焊接接头组织及力学性能[J];中国激光;2016年12期

3 张世一;韩彬;李美艳;王勇;孙嘉楠;;激光钻井技术研究进展与展望[J];石油机械;2016年07期

4 郝开开;常春梅;李树勋;孙海生;李海龙;;改善波纹板片激光焊接质量的同轴保护气罩研究[J];石油化工设备;2016年03期

5 张义福;苏展展;张德勤;卢宏;潘东;;氩气流量对304不锈钢激光焊接接头组织性能的影响[J];热加工工艺;2016年05期

6 于博威;潘意敏;;侧吹辅助气流对激光深熔焊接光致等离子体的影响分析[J];通讯世界;2015年23期

7 朱加雷;徐世龙;焦向东;马正住;李卫强;;304不锈钢薄板激光搭接焊工艺研究[J];激光与光电子学进展;2015年07期

8 陈根余;廖生慧;周聪;李时春;陈晓锋;;高功率激光焊接SUS304不锈钢数值模拟与试验研究[J];热加工工艺;2014年23期

9 赵琳;XZ本进;荒金吾郎;张岩;田志凌;;大功率光纤激光焊接过程中工艺参数对熔深和气孔的影响[J];中国激光;2013年11期

10 裴莹蕾;单际国;任家烈;;不锈钢薄板高速激光焊驼峰焊道形成倾向及其影响因素[J];金属学报;2012年12期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 李国华;贾时君;Douglas Steyer;Kevin B Albaugh;吴毅雄;;侧吹气流方向对大功率CO_2激光焊缝成形的影响[J];热加工工艺;2007年19期

2 耿平;杨玉玲;张多;;18-8型奥氏体不锈钢低功率Nd∶YAG激光焊接研究[J];激光与红外;2007年01期

3 洪蕾;吴钢;陈武柱;;保护气流对CO_2激光焊接铝合金的影响[J];中国激光;2005年11期

4 刘必利,谢颂京,姚建华;激光焊接技术应用及其发展趋势[J];激光与光电子学进展;2005年09期

5 王振家,苏严,陈武柱;激光焊接侧吹工艺的研究[J];热加工工艺;2004年06期

6 胡昌奎,陈培锋,黄涛;激光深熔焊接光致等离子体行为及控制技术[J];激光杂志;2003年05期

7 肖荣诗,梅汉华,左铁钏;辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响[J];中国激光;1998年11期

8 熊建钢，胡席远，陈祖涛，胡伦骥;激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究[J];中国激光;1996年12期

【相似文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 郑磊;奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系[D];哈尔滨工业大学;2009年

本文编号：2575678