高强钢厚板超窄间隙激光—电弧复合多层多道焊接工艺研究
本文关键词：高强钢厚板超窄间隙激光—电弧复合多层多道焊接工艺研究
更多相关文章： 厚板 超窄间隙 激光-电弧复合焊 显微组织 力学性能
【摘要】：目前,厚板的焊接已经应用于船舶、航空航天、汽车以及石油管道等工业领域,成为必不可少的关键工艺技术。本文提出的超窄间隙激光-电弧复合多道焊技术正是基于这个趋势而发展起来的一种高效率厚板连接方法,相比较传统弧焊、窄间隙焊以及电子束焊方法,具有巨大优势。在厚板焊接中,难点在于首道复合焊接过程中稳定性的控制。因此,本课题对高强钢E36厚板进行超窄间隙激光-GMAW(熔化极气体保护焊)复合多层多道焊工艺研究,并对焊接接头的微观组织成分分析和力学性能测试。首先简要介绍本实验中用到的材料特性,实验装置以及焊接后对试样的处理方法。然后在16mm厚板上加工两种不同的坡口尺寸,研究不同坡口间隙对于焊缝成形的影响。发现在合理的工艺参数下,更窄的坡口间隙能够得到良好的焊缝成形,即单边平台为1mm,坡口角度为4°。考虑到30mm厚板焊接道次较多,会产生较大的应力变形,因此在后续实验中将单边平台增加到2mm。随后,在16mm厚板优化的坡口形式下,确定单道复合焊合理的工艺窗口:电流和焊接速度是影响超窄间隙激光-电弧复合焊焊缝成形的最主要因素,光丝间距和离焦量对焊缝成形的影响不显著,而激光功率维持在2.5kW可以改善焊缝的显微组织,提高接头的力学性能。最后,设计多道复合焊的焊接工艺参数,完成30mm厚板的焊接。焊接完成后,制备金相试样和拉伸试样,观察焊缝内各区域的显微组织以及检测接头的力学性能。复合焊焊缝中心显微组织为铁素体和珠光体,但是电弧区表现为粗大的呈带状分布的柱状枝晶,而激光区为柱状晶和等轴枝晶组成,后者晶粒相对细小。热影响区显微组织主要由针状铁素体、块状铁素体和珠光体组成。两道复合焊交界处的重熔区组织仍为铁素体组织,晶粒有一定细化。接头的最高硬度位于复合焊缝中心粗晶粒区域,而重熔区靠近母材的两侧硬度较低,会产生软化区域,但从拉伸性能结果发现,并没有影响到焊接头的力学性能,均达到焊缝的强度要求。从而验证了多道复合焊实验的可行性和正确性。
【关键词】：厚板 超窄间隙 激光-电弧复合焊 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 1 绪论8-15
- 1.1 课题来源及研究目的8
- 1.2 研究背景及意义8-10
- 1.3 国内外研究现状10-14
- 1.4 本文主要研究内容14-15
- 2 实验材料、设备及方法15-20
- 2.1 实验材料15-16
- 2.2 实验设备及复合焊装置16-18
- 2.3 微观组织分析18
- 2.4 接头力学性能测试18-20
- 3 高强钢厚板超窄间隙激光-电弧复合多层多道焊工艺研究20-46
- 3.1 首道激光-电弧复合焊接工艺参数对焊缝成形的影响20-41
- 3.2 30mm板对接接头激光-电弧复合多层多道焊接41-44
- 3.3 本章小结44-46
- 4 复合焊接接头的显微组织与力学性能分析46-59
- 4.1 焊接接头的显微组织分析46-51
- 4.2 焊接接头力学性能分析51-57
- 4.3 本章小结57-59
- 5 全文总结与展望59-61
- 5.1 全文总结59-60
- 5.2 展望60-61
- 致谢61-62
- 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
- 参考文献63-67
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，本文编号：1036025
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