不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能

发布时间：2019-09-09 19:12

【摘要】：采用水下局部干法激光焊接技术对1mm厚SUS304不锈钢进行了焊接试验,重点分析了水深及保护气体流量对焊缝成形与力学性能的影响.实验结果表明:通过适当的水深与保护气体流量匹配,可以获得成形良好、剪切拉伸强度与母材相当的焊缝.在水深一定时,随着气体流量的增加,焊缝熔宽变宽,熔深变浅,深宽比减小.在气体流量一定时,随着水深的增加,焊缝熔深和熔宽也表现出类似的变化规律.与普通激光焊接相比,水下激光焊接改变了焊缝的散热方向以及散热速度,因此同一焊接工艺参数下,水下激光焊接的熔深变浅,熔宽变宽.
【图文】：

示意图,示意图,化学成分含量,水下激光

ＳＵＳ３０４不锈钢尺寸为７５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｍｍ，接头形式为对接接头．所采用的保护气体是纯度为９９．９９９％的氩气．表１为ＳＵＳ３０４的化学成分含量．表１ＳＵＳ３０４不锈钢化学成分含量百分比Ｔａｂ．１ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＳＵＳ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌＣＳｉＭｎＰＳＣｒＮｉＣｕＮ０．０４０．３３１．１６０．０３４０．００２１８．０３８．０１０．１０２３０．０３８６试样经金相砂纸打磨、无水乙醇清洗和烘干后，采用如图１所示的设备进行水下激光焊接．焊接时喷嘴随着激光光束的移动而移动．所采用的焊接工艺参数如表２所示．采用１０ｇＦｅＣｌ３＋３０ｍｌ盐酸＋１２０ｍｌ水配成的腐蚀剂进行腐蚀．在金相显微镜（ＯｌｙｍｐｕｓＧＸ５１）上进行熔宽、熔深及显微组织的观察．拉伸试样从试验板材上按照图２所示位置及尺寸采用线切割加工获得，拉伸试验在万能实验机（ＣＳＳ－４４１００型）上进行，为了提高检测的准确性，每个工艺参数下的拉伸试验重复进行３次．表２水下激光焊接试验参数Ｔａｂ．２Ｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ水深／ｍｍ保护气体流量／（Ｌ·ｍｉｎ－１）焊接功率／ｋＷ焊接速度／（ｍｍ·ｍｉｎ－１）离焦量／ｍｍ０、１０、３０、５０１０、１５、２０、２５１．２３６０＋１图１激光水下焊接示意图Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｔｃｈｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ图２拉伸试件截取及尺寸图（ｍｍ）Ｆｉｇ．２Ｄｉｍ

示意图,尺寸图,试件,熔宽

ｓｓｔｅｅｌＣＳｉＭｎＰＳＣｒＮｉＣｕＮ０．０４０．３３１．１６０．０３４０．００２１８．０３８．０１０．１０２３０．０３８６试样经金相砂纸打磨、无水乙醇清洗和烘干后，采用如图１所示的设备进行水下激光焊接．焊接时喷嘴随着激光光束的移动而移动．所采用的焊接工艺参数如表２所示．采用１０ｇＦｅＣｌ３＋３０ｍｌ盐酸＋１２０ｍｌ水配成的腐蚀剂进行腐蚀．在金相显微镜（ＯｌｙｍｐｕｓＧＸ５１）上进行熔宽、熔深及显微组织的观察．拉伸试样从试验板材上按照图２所示位置及尺寸采用线切割加工获得，拉伸试验在万能实验机（ＣＳＳ－４４１００型）上进行，为了提高检测的准确性，每个工艺参数下的拉伸试验重复进行３次．表２水下激光焊接试验参数Ｔａｂ．２Ｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ水深／ｍｍ保护气体流量／（Ｌ·ｍｉｎ－１）焊接功率／ｋＷ焊接速度／（ｍｍ·ｍｉｎ－１）离焦量／ｍｍ０、１０、３０、５０１０、１５、２０、２５１．２３６０＋１图１激光水下焊接示意图Ｆｉｇ．１Ｓｋｅｔｃｈｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇ图２拉伸试件截取及尺寸图（ｍｍ）Ｆｉｇ．２Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｌｅ－ｓｈｅａｒｓａｍｐｌｅ（ｍｍ）２结果与讨论２．１工艺参数对焊缝熔宽、熔深的影响表３为水深及保护气体流量对焊缝熔深及熔宽的影响．可以发现，在相同的水深条件下，随着保护气体流量的增加，焊缝的熔宽均有不同程度的增加，这是因为保护气体流量增加，，使得喷嘴内的气压升
【作者单位】：天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51275342)资助
【分类号】：TG456.7

【共引文献】