Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊工艺及接头组织性能研究
发布时间：2020-12-16 18:37
窄间隙激光填丝焊技术作为一种高能束的焊接方法,因为其材料填充少、焊后变形小、焊缝深宽比大、热影响区窄等优点,在国内外引起了广泛关注。由于窄间隙激光填丝焊过程中激光既要用来熔化母材,又要用来熔化焊丝,焊丝的熔覆效率受到一定限制。如果在焊接过程中采用热丝设备对焊丝进行预加热,减少焊丝熔化过程中对激光热源的依赖,这将大幅度提高熔敷效率,有助于焊接过程的进行。本文针对桥梁用低合金高强钢厚板,开展了窄间隙激光填热丝焊焊接工艺研究,通过高速摄影的方法观察了激光填热丝焊过程中熔滴过渡的行为,揭示了不同焊接工艺参数对熔滴过渡的影响规律。通过改变激光功率、加热电流、焊接速度、送丝速度、离焦量等工艺参数在平板上进行了堆焊和在窄间隙坡口内进行了单道焊接,研究了不同工艺参数对焊缝成形的影响规律,并得到了优化后的焊接工艺窗口。利用优化后的工艺参数焊接了40mm厚的Q420qE钢,并对焊接接头的组织和力学性能进行了分析。研究结果表明:随着激光功率的增大,熔滴过渡的形式由铺展过渡转变为液桥过渡。随着送丝速度的增大,熔滴过渡的形式从液桥过渡转变为铺展过渡,当送丝速度达到12m/min时,焊丝在坡口内左右摆动,使焊接稳...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 厚板的焊接方法
1.3 厚板的激光焊接
1.4 窄间隙激光填热丝焊接技术
1.4.1 窄间隙激光填热丝焊的特点
1.4.2 窄间隙激光填热丝焊存在的问题
1.5 厚板窄间隙激光填热丝焊国内外研究现状
1.6 本文主要研究内容及方法
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 焊接设备
2.2.1 IPG光纤激光器
2.2.2 焊接机器人和Fronius焊机
2.2.3 热丝电源
2.2.4 高速摄影装备
2.3 分析设备
2.3.1 焊缝宏观形貌、微观组织观察
2.3.2 拉伸、冲击、弯曲性能测试
2.3.3 维氏硬度测试
2.4 研究方法
第3章 窄间隙激光填热丝焊熔滴过渡行为研究
3.1 前言
3.2 焊接工艺参数对窄间隙坡口内熔滴过渡行为的影响
3.2.1 激光功率对熔滴过渡行为的影响
3.2.2 送丝速度对熔滴过渡行为的影响
3.2.3 焊接速度对熔滴过渡行为的影响
3.2.4 光丝交汇点高度对熔滴过渡行为的影响
3.2.5 加热电流对熔滴过渡行为的影响
3.3 本章小结
第4章 厚板窄间隙激光填热丝焊焊接工艺研究
4.1 平板堆焊条件下的激光填热丝焊焊接工艺参数优化
4.1.1 干伸长对焊缝成形的影响
4.1.2 激光功率对焊缝成形的影响
4.1.3 焊接速度对焊缝成形的影响
4.1.4 送丝速度对焊缝成形的影响
4.1.5 离焦量对焊缝成形的影响
4.1.6 加热电流对焊缝成形的影响
4.2 窄间隙坡口内激光填热丝焊焊接工艺参数优化
4.2.1 激光功率对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.2 焊接速度对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.3 送丝速度对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.4 离焦量对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.5 加热电流对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.6 试验工艺参数窗口的优化
4.3 本章小结
第5章 Q420q E钢窄间隙激光填热丝焊接头微观组织及力学性能
5.1 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊接头成形
5.2 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊焊接接头微观组织
5.2.1 焊接接头母材微观组织
5.2.2 焊接接头焊缝微观组织
5.2.3 焊接接头热影响区微观组织
5.3 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊焊接接头力学性能
5.3.1 焊接接头拉伸试验
5.3.2 焊接接头弯曲试验
5.3.3 焊接接头冲击试验
5.3.4 焊接接头硬度试验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金激光焊接接头质量及缺陷预防[J]. 于影霞,盛敬峰. 热加工工艺. 2017(07)
[2]高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究[J]. 杨臻,张平,蔡志海,秦航. 兵工学报. 2017(03)
[3]激光焊接技术在船舶制造中的发展及应用现状[J]. 王凯,朱加雷,焦向东,王纪兵,蔡源超. 电焊机. 2017(02)
[4]5083铝合金厚板超窄间隙激光填丝焊成形缺陷研究[J]. 谢余发生,黄坚,王伟,王欢,华学明. 中国激光. 2017(03)
[5]钛与异种材料激光焊接的研究进展[J]. 王培,叶源盛,黄春良. 钛工业进展. 2016(06)
[6]双丝埋弧焊工艺焊接温度场模拟分析[J]. 宗峰,霍光瑞,吴松林. 材料开发与应用. 2016(04)
[7]50mm转子钢超窄间隙激光填丝焊接头组织与性能[J]. 赵勇,王清曌,黄坚,吴毅雄. 中国激光. 2015(02)
[8]激光热丝焊接过程焊丝过渡行为及其稳定性的研究[J]. 郑世卿,温鹏,单际国. 中国激光. 2014(04)
[9]激光填丝焊焊丝熔入行为特征[J]. 刘红兵,陶汪,陈洁,杨志斌,陈磊,占小红,李俐群. 焊接学报. 2013(11)
[10]填充热丝激光窄间隙焊接的实验研究[J]. 温鹏,郑世卿,荻崎贤二,山本元道. 中国激光. 2011(11)
博士论文
[1]10Ni3CrMoV钢厚板激光焊接稳定性与接头组织及性能研究[D]. 胡连海.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]高强钢厚板窄间隙激光填丝焊工艺及接头性能研究[D]. 尚青.江苏科技大学 2016
[2]Q345船舶钢激光-MAG复合焊及激光填丝焊工艺试验研究[D]. 苗雨.南京理工大学 2016
[3]高强钢厚板激光填丝焊工艺与接头组织性能研究[D]. 周礼龙.江苏科技大学 2014
[4]车用高强钢间隙对接的激光热丝焊研究[D]. 谭力鹏.湖南大学 2013
[5]在世界造船产业转移背景下我国造船产业的发展对策研究[D]. 李中军.大连海事大学 2011
本文编号：2920599
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 厚板的焊接方法
1.3 厚板的激光焊接
1.4 窄间隙激光填热丝焊接技术
1.4.1 窄间隙激光填热丝焊的特点
1.4.2 窄间隙激光填热丝焊存在的问题
1.5 厚板窄间隙激光填热丝焊国内外研究现状
1.6 本文主要研究内容及方法
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 焊接设备
2.2.1 IPG光纤激光器
2.2.2 焊接机器人和Fronius焊机
2.2.3 热丝电源
2.2.4 高速摄影装备
2.3 分析设备
2.3.1 焊缝宏观形貌、微观组织观察
2.3.2 拉伸、冲击、弯曲性能测试
2.3.3 维氏硬度测试
2.4 研究方法
第3章 窄间隙激光填热丝焊熔滴过渡行为研究
3.1 前言
3.2 焊接工艺参数对窄间隙坡口内熔滴过渡行为的影响
3.2.1 激光功率对熔滴过渡行为的影响
3.2.2 送丝速度对熔滴过渡行为的影响
3.2.3 焊接速度对熔滴过渡行为的影响
3.2.4 光丝交汇点高度对熔滴过渡行为的影响
3.2.5 加热电流对熔滴过渡行为的影响
3.3 本章小结
第4章 厚板窄间隙激光填热丝焊焊接工艺研究
4.1 平板堆焊条件下的激光填热丝焊焊接工艺参数优化
4.1.1 干伸长对焊缝成形的影响
4.1.2 激光功率对焊缝成形的影响
4.1.3 焊接速度对焊缝成形的影响
4.1.4 送丝速度对焊缝成形的影响
4.1.5 离焦量对焊缝成形的影响
4.1.6 加热电流对焊缝成形的影响
4.2 窄间隙坡口内激光填热丝焊焊接工艺参数优化
4.2.1 激光功率对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.2 焊接速度对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.3 送丝速度对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.4 离焦量对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.5 加热电流对窄间隙焊缝成形的影响
4.2.6 试验工艺参数窗口的优化
4.3 本章小结
第5章 Q420q E钢窄间隙激光填热丝焊接头微观组织及力学性能
5.1 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊接头成形
5.2 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊焊接接头微观组织
5.2.1 焊接接头母材微观组织
5.2.2 焊接接头焊缝微观组织
5.2.3 焊接接头热影响区微观组织
5.3 40mm Q420qE钢窄间隙激光填热丝焊焊接接头力学性能
5.3.1 焊接接头拉伸试验
5.3.2 焊接接头弯曲试验
5.3.3 焊接接头冲击试验
5.3.4 焊接接头硬度试验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金激光焊接接头质量及缺陷预防[J]. 于影霞,盛敬峰. 热加工工艺. 2017(07)
[2]高强钢激光-电弧复合焊接接头力学性能研究[J]. 杨臻,张平,蔡志海,秦航. 兵工学报. 2017(03)
[3]激光焊接技术在船舶制造中的发展及应用现状[J]. 王凯,朱加雷,焦向东,王纪兵,蔡源超. 电焊机. 2017(02)
[4]5083铝合金厚板超窄间隙激光填丝焊成形缺陷研究[J]. 谢余发生,黄坚,王伟,王欢,华学明. 中国激光. 2017(03)
[5]钛与异种材料激光焊接的研究进展[J]. 王培,叶源盛,黄春良. 钛工业进展. 2016(06)
[6]双丝埋弧焊工艺焊接温度场模拟分析[J]. 宗峰,霍光瑞,吴松林. 材料开发与应用. 2016(04)
[7]50mm转子钢超窄间隙激光填丝焊接头组织与性能[J]. 赵勇,王清曌,黄坚,吴毅雄. 中国激光. 2015(02)
[8]激光热丝焊接过程焊丝过渡行为及其稳定性的研究[J]. 郑世卿,温鹏,单际国. 中国激光. 2014(04)
[9]激光填丝焊焊丝熔入行为特征[J]. 刘红兵,陶汪,陈洁,杨志斌,陈磊,占小红,李俐群. 焊接学报. 2013(11)
[10]填充热丝激光窄间隙焊接的实验研究[J]. 温鹏,郑世卿,荻崎贤二,山本元道. 中国激光. 2011(11)
博士论文
[1]10Ni3CrMoV钢厚板激光焊接稳定性与接头组织及性能研究[D]. 胡连海.上海交通大学 2011
硕士论文
[1]高强钢厚板窄间隙激光填丝焊工艺及接头性能研究[D]. 尚青.江苏科技大学 2016
[2]Q345船舶钢激光-MAG复合焊及激光填丝焊工艺试验研究[D]. 苗雨.南京理工大学 2016
[3]高强钢厚板激光填丝焊工艺与接头组织性能研究[D]. 周礼龙.江苏科技大学 2014
[4]车用高强钢间隙对接的激光热丝焊研究[D]. 谭力鹏.湖南大学 2013
[5]在世界造船产业转移背景下我国造船产业的发展对策研究[D]. 李中军.大连海事大学 2011
本文编号：2920599
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