铁素体不锈钢激光焊接工艺优化研究

发布时间：2022-08-08 12:42

　　本文采用激光焊接对441铁素体不锈钢进行了多组试验,对焊接接头的微观组织与力学性能进行了分析与测试,通过数值模拟得到热循环曲线等数据,并基于响应面法对平均熔宽进行合理预测,为实际生产提供可靠理论指导。利用SYSWELD焊接仿真软件对铁素体不锈钢激光焊接进行了温度场和应力场的数值模拟,通过选取适当热源获得了熔池形貌、节点温度循环曲线以及温度分布云图,分析了不同工艺参数对温度场与应力场的影响。残余应力分布规律与实际试验结果趋势吻合,焊缝中残余应力随着激光功率升高而增大,随着焊接速度的提高而减小。铁素体不锈钢激光焊接的单因素变量试验结果表明:随着激光功率增大,焊缝表面质量下降,束腰状更为明显,焊缝与热影响区晶粒逐渐增大,硬度有所下降。当激光功率1.1k W、焊接速度1.5m/min时,能量密度过低使板材未熔透,导致拉伸试样断裂于焊缝处,此时断后伸长率为19%,抗拉强度为母材的97.8%;随着焊接速度增大,束腰状逐渐消失,焊缝与热影响区晶粒得到细化,硬度有所提高。在激光功率1.5k W、焊接速度2.1m/min时板材未熔透,此时断后伸长率为15%,抗拉强度约为母材的97.1%;采用正离焦量时焊... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 铁素体不锈钢及其焊接性
        1.2.1 铁素体不锈钢性能特点
        1.2.2 铁素体不锈钢分类及应用
        1.2.3 铁素体不锈钢的焊接性
    1.3 铁素体不锈钢焊接国内外研究现状
    1.4 激光焊接技术及其应用与研究
        1.4.1 激光焊接技术
        1.4.2 激光焊接技术在汽车行业中的应用
第2章 试验材料、设备及方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备及方法
        2.2.1 激光焊接设备
        2.2.2 接头检测与分析方法
    2.3 试验方法
第3章 焊接接头应力分布与温度场数值模拟分析
    3.1 激光焊接有限元模型的建立
    3.2 工艺参数对激光焊接温度场的影响
        3.2.1 激光功率对温度场的影响
        3.2.2 焊接速度对温度场的影响
    3.3 工艺参数对激光焊接应力场的影响
        3.3.1 激光功率对应力场的影响
        3.3.2 焊接速度对应力场的影响
    3.4 本章小结
第4章 工艺参数对焊缝组织与力学性能的影响
    4.1 激光功率对焊缝组织与力学性能的影响
        4.1.1 激光功率对焊缝宏观形貌的影响
        4.1.2 激光功率对焊缝微观组织与晶粒度的影响
        4.1.3 激光功率对焊接接头力学性能的影响
    4.2 焊接速度对焊缝组织与力学性能的影响
        4.2.1 焊接速度对焊缝宏观形貌的影响
        4.2.2 焊接速度对焊缝微观组织与晶粒度的影响
        4.2.3 焊接速度对焊接接头力学性能的影响
    4.3 离焦量对焊缝组织与力学性能的影响
        4.3.1 离焦量对焊缝宏观形貌的影响
        4.3.2 离焦量对焊缝微观组织与晶粒度的影响
        4.3.3 离焦量对焊接接头力学性能的影响
    4.4 本章小结
第5章 基于响应面法的激光焊接工艺优化研究
    5.1 响应面法
        5.1.1 响应面法简介
        5.1.2 响应面法在焊接中的应用现状
    5.2 试验设计与结果分析
        5.2.1 工艺参数设计
        5.2.2 试验结果与分析
    5.3 试验验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高能束焊接系统及应用技术研究新进展[J]. 黄彩艳,陈俐.  焊接. 2019(10)
[2]基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟[J]. 唐琪,陈鹏,陈静青,梁勇,刘赞.  焊接学报. 2019(03)
[3]6016和5182铝合金激光焊接接头的组织与织构[J]. 黄毅,黄坚,聂璞林.  中国激光. 2019(04)
[4]现代不锈钢材料:结构、性能、特点和应用[J]. 刘亚丕,牛振标,周焊峰,石凯翔,石康.  磁性材料及器件. 2016(05)
[5]高功率激光器及应用于厚板焊接的技术进展[J]. 任成高,申晓龙,张明军,陈根余.  热加工工艺. 2016(01)
[6]激光焊接TRIP590钢焊缝微观结构及形成机理研究[J]. 景财年,范吉超,王丛雷,徐淑波,刘鹏,李怀学.  中国激光. 2015(04)
[7]热输入对超薄443铁素体不锈钢组织性能的影响[J]. 张红霞,裴飞飞,王志斌,王文先,张心保,闫志峰.  焊接学报. 2013(04)
[8]Effect of welding parameters on the heat-affected zone of AISI409 ferritic stainless steel[J]. Eslam Ranjbarnodeh,Stefanie Hanke,Sabine Weiss,Alfons Fischer.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(10)
[9]汽车零部件焊接工艺研究[J]. 黄洁明.  装备制造技术. 2012(02)
[10]基于响应面法的不锈钢车体激光焊接工艺参数优化[J]. 王洪潇,史春元,王春生,王亭.  焊接学报. 2010(10)

博士论文
[1]钢结构脆性断裂的力学机理及其工程设计方法研究[D]. 武延民.清华大学 2005

硕士论文
[1]水下光通信OOK调制解调系统研究[D]. 姚灿.哈尔滨工业大学 2014
[2]445J2超纯铁素体不锈钢脉冲TIG焊焊接性研究[D]. 张婷婷.太原理工大学 2014
[3]超薄超纯铁素体不锈钢激光焊接头组织和性能的研究[D]. 李红芝.太原理工大学 2012
[4]夏利品牌营销策略研究[D]. 李晨.天津大学 2010
[5]409L不锈钢管激光焊接工艺的研究[D]. 费愚.哈尔滨工业大学 2008
[6]飞秒激光在透明体材料中诱导光功能微结构[D]. 韩艳华.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：3671531