轨道列车用不锈钢激光焊工艺研究

发布时间：2019-01-21 15:59

【摘要】：日益减少的全球可利用资源以及高速增长的现代工业化要求对轨道列车轻量化及高速化提出了巨大的挑战。在“十二五”期间,高速轨道列车数量及提速需求的增加,考虑到不锈钢材料具有强度高、焊接性能好、易冷加工、价格低廉等特点正好满足相关要求;同时随着焊接新技术的发展,使不锈钢的使用得到了进一步的重视,国家推崇轨道车辆的制造采用不锈钢车体。本文针对不锈钢车体焊接中密封性差、焊接变形大等典型问题,充分利用激光焊接技术所具有的焊接变形小、效率高等优势,对轨道列车专用SUS301L系列不锈钢配合工业机器人进行光纤激光自熔焊研究,同时利用优化后工艺与MIG焊进行对比研究,进一步论证光纤激光焊技术在不锈钢车体制造上的可行性与优势。本文对三种典型接头进行了正交试验、单因素优化实验及相关性能检测,其中主要包括:2.0mm SUS301L激光对接焊缝,实现了表面无明显氧化色、外观成形良好的效果,所得焊缝抗拉强度高、焊缝横截面形貌及金相组织均良好。0.8mm+1.5mm的SUS301L-HT不锈钢搭接激光自熔焊研究发现,焊缝熔深一定的条件下,焊缝承载能力的大小主要取决于搭接面面积大小,当搭接宽度越接近于该工艺参数下的WMAX,则焊缝承载能力越强;通过对非穿透搭接结构研究获得优化工艺参数下力学性能与外观形貌兼备的搭接焊缝,进一步在优化参数下进行温度场模拟,得到SUS301L不锈钢非穿透型搭接结构背面适宜温度范围方便实际应用。对于T型接头激光自熔焊工艺的特点,本文研究发现,T型接头与对接、搭接接头焊缝质量的重要影响因素并不一致,影响T型接头的重要因素为光束的姿态,即激光入射角、光束入射位置。通过对工艺参数的合理调整,在单束激光施焊且无焊接材料填充的情况下可以获得单面施焊三面成形的T型接头组织,其横向拉伸强度可达到母材的64%。最后,本文在研究不锈钢激光焊的基础上,对光纤激光自熔焊与MIG焊做出对比研究,发现激光焊接焊缝在焊缝形貌与焊后变形情况都优于MIG焊缝。激光焊缝拉伸断裂在焊缝区,抗拉强度达到979.1MPa,接头延伸率达到48.2%;而MIG焊缝拉伸断裂在热影响区,抗拉强度仅为779.6MPa,接头延伸率为21.3%;两种焊接方式的力学性能差异明显,进一步论证了光纤激光焊技术在不锈钢车体制造上的明显优势。
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【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】：TG456.7

【参考文献】