复合焊接的焊丝氮元素熔池过渡机理研究
发布时间：2021-04-17 02:17
适当的固溶氮含量是高氮钢具备良好性能的前提基础,但是在高氮钢焊接过程中,经常发生奥氏体固溶氮损失现象。因此,研究与开发一种新型高氮奥氏体不锈钢焊丝并应用于高氮钢的焊接,以保证焊缝的固溶氮含量与母材相同或相近,是保证焊接接头性能的前提条件。本文以8mm厚的高氮钢板为试验材料,采用额定功率为4kW的Nd:YAG固体激光器对其行了激光-电弧复合焊接。首先对无氮焊丝焊后接头的微观组织形貌及其组织演变规律等进行了研究,在此基础上,通过系列改变焊丝氮含量,来研究焊丝氮含量对焊后接头组织及力学性能等的影响,从而初步揭示焊丝中氮元素的熔池过渡机理。研究结果表明:不含氮焊丝焊接时,熔滴过渡形式是近乎连续的射流过渡,基本不存在熔滴“爆裂”现象,但是随着焊丝中含氮量增加,焊接电弧逐渐增长,而且熔滴过渡过程中的“爆裂”现象越来越明显;随着焊丝氮含量的增加,焊缝表面成形得到改善,但是过高的焊丝氮含量会造成一定的焊接飞溅,不同氮含量焊丝焊后接头截面形貌均为上宽下窄的“高脚杯”状;不同氮含量焊丝焊接的焊缝凝固模式均为AF模式且焊缝组织均为奥氏体和少量铁素体,焊缝氮含量随焊丝氮含量的增加而增加,焊缝中铁素体含量随焊丝...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光-电弧复合焊接原理
图 1.2 激光-电弧复合热源焊缝形态合焊的特点焊弥补了单一激光焊的诸多不足，提高了焊接效几个方面。 MIG 焊复合，焊接熔池变宽，对坡口装配间隙中，电弧首先加热焊件表面形成熔池，能提高对以保护激光束激发的金属蒸气；MIG 焊熔化焊丝咬边。生的等离子体能够提高 MIG 电弧的引燃和维持 MIG 电弧之间的相互作用是互补和强化的，能够速度为 2m/min 的情况下，将功率 0.2kW 的激光束合，可以焊出熔深 1mm 的焊缝，而通常需要用果。此外，连续激光束在距离焊缝中心线 3~5mm
高氮钢-MIG 焊的焊缝及热影响区组织均为奥氏体和少量的δ 铁素体。7mm 厚焊接接头具有极好的冲击性能，而 14mm 厚板热影响区冲击性能较低，由于要经次焊接热循环，导致敏化区的碳化物 Cr23C6析出增多，是致使冲击性能下降的主因。从以上国内外相关研究状况可知，到目前为止，对高氮钢焊接的研究主要集焊接参数、熔池化学成分系统、凝固模式、保护气体组成及氮分压对焊缝氮含量气孔形成和氮逸出的影响规律。而关于高氮不锈钢焊丝中的氮元素在激光-电弧复源焊接条件下的熔池过渡机理、不同氮含量焊丝对焊缝组织结构演变规律影响的等，还很少提到。因此，深入研究高氮焊丝中氮的熔池过渡机理和焊接接头的组变规律是保证焊接接头机械性能的前提和基础。其研究结果不仅可以丰富激光-电合焊接的理论基础，同时还能为高氮钢材料在其他制造行业的推广和应用提供必技术支持。1.4 本试验主要研究内容本试验的技术路线如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强钢CO2激光-MAG复合焊接性能[J]. 徐国建,祝影,杭争翔,钟立明,武斌斌,刘祥宇. 焊接学报. 2016(07)
[2]高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究[J]. 李冬杰,陆善平,李殿中,李依依. 金属学报. 2013(02)
[3]含氮不锈钢研究概况[J]. 向红亮,顾兴. 金属世界. 2013(01)
[4]面能量对激光—电弧复合焊接焊缝及熔滴过渡的影响[J]. 刘凤德,张宏,王宇琪,薛川. 机械工程学报. 2012(14)
[5]保护气体对激光-电弧复合焊接的影响（邀请论文）[J]. 曾晓雁,高明,严军. 中国激光. 2011(06)
[6]CO2激光-MAG电弧复合焊接工艺参数对熔滴过渡特征和焊缝形貌的影响[J]. 刘双宇,张宏,石岩,刘凤德,刘佳,徐春鹰. 中国激光. 2010(12)
[7]高氮奥氏体不锈钢MIG焊接头的组织和性能[J]. 杜挽生,彭云,赵琳,田志凌. 焊接. 2008(12)
[8]氮在Fe-Cr-Mn合金体系中的溶解度计算模型[J]. 李花兵,姜周华,张祖瑞,许宝玉. 东北大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接 I.焊接保护气体组成和热输入对焊缝氮含量及气孔性的影响[J]. 赵琳,田志凌,彭云,肖红军,赵晓兵. 焊接学报. 2007(08)
[10]高氮奥氏体不锈钢熔焊时电弧空间及熔池的氮行为[J]. 夏明生,田志凌,彭云,马成勇,赵琳. 钢铁研究学报. 2007(06)
硕士论文
[1]SAF2507双相不锈钢GTAW焊接接头组织与性能研究[D]. 杜东方.太原科技大学 2013
[2]铝合金激光—电弧复合焊研究及其温度场的数值模拟[D]. 吴圣川.华中科技大学 2005
本文编号：3142618
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光-电弧复合焊接原理
图 1.2 激光-电弧复合热源焊缝形态合焊的特点焊弥补了单一激光焊的诸多不足，提高了焊接效几个方面。 MIG 焊复合，焊接熔池变宽，对坡口装配间隙中，电弧首先加热焊件表面形成熔池，能提高对以保护激光束激发的金属蒸气；MIG 焊熔化焊丝咬边。生的等离子体能够提高 MIG 电弧的引燃和维持 MIG 电弧之间的相互作用是互补和强化的，能够速度为 2m/min 的情况下，将功率 0.2kW 的激光束合，可以焊出熔深 1mm 的焊缝，而通常需要用果。此外，连续激光束在距离焊缝中心线 3~5mm
高氮钢-MIG 焊的焊缝及热影响区组织均为奥氏体和少量的δ 铁素体。7mm 厚焊接接头具有极好的冲击性能，而 14mm 厚板热影响区冲击性能较低，由于要经次焊接热循环，导致敏化区的碳化物 Cr23C6析出增多，是致使冲击性能下降的主因。从以上国内外相关研究状况可知，到目前为止，对高氮钢焊接的研究主要集焊接参数、熔池化学成分系统、凝固模式、保护气体组成及氮分压对焊缝氮含量气孔形成和氮逸出的影响规律。而关于高氮不锈钢焊丝中的氮元素在激光-电弧复源焊接条件下的熔池过渡机理、不同氮含量焊丝对焊缝组织结构演变规律影响的等，还很少提到。因此，深入研究高氮焊丝中氮的熔池过渡机理和焊接接头的组变规律是保证焊接接头机械性能的前提和基础。其研究结果不仅可以丰富激光-电合焊接的理论基础，同时还能为高氮钢材料在其他制造行业的推广和应用提供必技术支持。1.4 本试验主要研究内容本试验的技术路线如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强钢CO2激光-MAG复合焊接性能[J]. 徐国建,祝影,杭争翔,钟立明,武斌斌,刘祥宇. 焊接学报. 2016(07)
[2]高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究[J]. 李冬杰,陆善平,李殿中,李依依. 金属学报. 2013(02)
[3]含氮不锈钢研究概况[J]. 向红亮,顾兴. 金属世界. 2013(01)
[4]面能量对激光—电弧复合焊接焊缝及熔滴过渡的影响[J]. 刘凤德,张宏,王宇琪,薛川. 机械工程学报. 2012(14)
[5]保护气体对激光-电弧复合焊接的影响（邀请论文）[J]. 曾晓雁,高明,严军. 中国激光. 2011(06)
[6]CO2激光-MAG电弧复合焊接工艺参数对熔滴过渡特征和焊缝形貌的影响[J]. 刘双宇,张宏,石岩,刘凤德,刘佳,徐春鹰. 中国激光. 2010(12)
[7]高氮奥氏体不锈钢MIG焊接头的组织和性能[J]. 杜挽生,彭云,赵琳,田志凌. 焊接. 2008(12)
[8]氮在Fe-Cr-Mn合金体系中的溶解度计算模型[J]. 李花兵,姜周华,张祖瑞,许宝玉. 东北大学学报(自然科学版). 2008(04)
[9]1Cr22Mn16N高氮钢激光焊接 I.焊接保护气体组成和热输入对焊缝氮含量及气孔性的影响[J]. 赵琳,田志凌,彭云,肖红军,赵晓兵. 焊接学报. 2007(08)
[10]高氮奥氏体不锈钢熔焊时电弧空间及熔池的氮行为[J]. 夏明生,田志凌,彭云,马成勇,赵琳. 钢铁研究学报. 2007(06)
硕士论文
[1]SAF2507双相不锈钢GTAW焊接接头组织与性能研究[D]. 杜东方.太原科技大学 2013
[2]铝合金激光—电弧复合焊研究及其温度场的数值模拟[D]. 吴圣川.华中科技大学 2005
本文编号：3142618
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