激光焊接线能量对不锈钢接头组织及性能影响的研究

发布时间：2017-05-07 19:02

  本文关键词：激光焊接线能量对不锈钢接头组织及性能影响的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不锈钢轨道客车因其具有重量轻、安全性高、成本低、耐腐蚀等诸多优点成为我国目前轨道车辆的首要选择。随着当代科学技术的进步，人们对轨道客车车辆的各项品质有了更加严格的要求。电阻点焊技术已经不能满足高品质不锈钢轨道客车生产的要求。激光焊接技术有利于明显提高轨道客车的品质。与传统焊接方法相比，激光焊接技术有无可替代的优势，将逐渐取代电阻点焊技术在不锈钢轨道客车车体中的应用。 本论文研究了激光焊接线能量对不锈钢搭接接头熔深、熔宽、微观组织、硬度及拉伸性能的影响，并对接头的疲劳性能进行了研究。研究结果表明，熔深、熔宽均随焊接线能量的增加而增加。焊接线能量≤1.0000kJ/cm时，焊缝表面成形良好，背面无明显的焊接痕迹。当焊接线能量变大时，焊缝区胞状晶与胞状树枝晶的方向性增强，晶区宽度增大；热影响区的宽度增大，晶粒粗化现象加重。奥氏体不锈钢激光焊接头的硬度分布是不均匀的。当焊接线能量增加时，接头焊缝区、热影响区的硬度值降低，接头抗拉剪能力增强。接头断裂模式主要有两种：热影响区断裂模式和结合面焊缝断裂模式。不锈钢搭接激光焊接工艺带为0.8636kJ/cm E1.0000kJ/cm。 选取焊接线能量为0.8636kJ/cm、0.9048kJ/cm、0.9091kJ/cm、0.9545kJ/cm的焊接接头进行疲劳性能试验，结果表明，在高载荷条件下疲劳裂纹在焊缝和下板中扩展，断裂于焊缝；在中、低载荷条件下，裂纹在下板中扩展，扩展方向近似平行于板厚的方向，断裂发生在2mm厚的下板。在试件所受载荷较低时，裂纹沿晶界扩展，扩展区面积较大，瞬断区面积较小，扩展区第一阶段时间较长，疲劳条纹宽度较大，瞬断区韧窝较深；当试件所受载荷较高时，裂纹在PSB内萌生，扩展区面积较小，瞬断区面积较大，扩展区第二阶段时间较长，疲劳条纹宽度较小，瞬断区韧窝较浅。疲劳裂纹初期的扩展方向与应力轴成45°夹角，在下一阶段变成垂直于应力轴。裂纹在初期的扩展速度较第二阶段慢。在其扩展的初期，断口上没有疲劳条纹。在第二阶段，断口上有特征的疲劳条纹。
【关键词】：不锈钢车体 激光焊 焊接线能量 接头疲劳性能
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 选题的意义9-11
• 1.2 不锈钢轨道客车及其焊接技术研究进展11-20
• 1.2.1 不锈钢轨道客车11-13
• 1.2.2 不锈钢车体焊接技术13-20
• 1.3 焊接接头疲劳性能研究进展20-21
• 1.3.1 接头疲劳性能研究意义20
• 1.3.2 接头疲劳性能研究现状和趋势20-21
• 1.4 本课题的主要任务21-23
• 第二章 试验材料、方法及设备23-31
• 2.1 试验材料23-25
• 2.2 试验方法及设备25-31
• 2.2.1 不锈钢的激光焊25-27
• 2.2.2 接头微观组织分析27-28
• 2.2.3 接头力学性能测试28-31
• 第三章 激光焊接线能量对不锈钢搭接焊缝熔深、熔宽及组织的影响31-43
• 3.1 激光焊接线能量对焊缝熔深、熔宽的影响32-37
• 3.1.1 激光焊接线能量对焊缝熔深的影响32-35
• 3.1.2 激光焊接线能量对焊缝熔宽的影响35-37
• 3.2 激光焊接线能量对表面质量的影响37-39
• 3.3 激光焊接线能量对接头组织的影响39-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 激光焊接线能量对不锈钢搭接接头硬度和拉伸性能的影响43-55
• 4.1 激光焊接头的显微硬度分布43-44
• 4.2 激光焊接头的拉伸性能44-49
• 4.3 激光焊接线能量对接头断裂模式的影响49-51
• 4.4 不锈钢搭接激光焊接工艺带51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第五章 不锈钢搭接激光焊接头的疲劳性能55-75
• 5.1 接头疲劳试验方法55-59
• 5.1.1 成组法55-57
• 5.1.2 升降法57-58
• 5.1.3 P-S-N 曲线绘制58-59
• 5.2 激光焊接头的疲劳性能测试59-67
• 5.2.1 测试结果59-66
• 5.2.2 应力分析66-67
• 5.3 疲劳断裂机理分析67-72
• 5.3.1 疲劳断口的宏观分析68
• 5.3.2 疲劳裂纹的萌生机理68-70
• 5.3.3 疲劳裂纹的扩展机理70-72
• 5.4 本章小结72-75
• 第六章 结论75-77
• 参考文献77-82
• 致谢82

【参考文献】

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本文编号：350390