D406A超高强度钢激光-TIG填丝焊接特性研究

发布时间：2017-09-03 23:14

  本文关键词：D406A超高强度钢激光-TIG填丝焊接特性研究

  更多相关文章： D406A钢 激光-TIG填丝焊 焊丝熔滴过渡 气孔 裂纹 组织及性能

【摘要】：D406A超高强度钢强度极高,韧性较好,主要用于固体火箭发动机壳体。该钢种的焊接性较差,采用TIG焊时存在焊接热输入大、裂纹倾向大、变形大等问题。本文首次对D406A钢的激光-TIG填丝焊接特性进行研究,针对其焊丝熔化过渡行为、焊接缺陷控制、组织及力学性能非均匀性等问题进行分析。研究激光-TIG填丝焊焊丝熔化过渡稳定性。焊丝熔化过渡方式可分为三种:大滴状过渡、颗粒过渡以及液桥过渡,其中液桥过渡稳定性最好。焊丝熔化位置H与熔滴过渡方式直接相关,光丝间距、电弧电流、送丝速度及角度之间的匹配是影响焊丝熔化过渡方式的关键。采用较大的光丝间距、较小的送丝角度,更有利于焊丝熔化过渡的稳定性。激光-TIG填丝焊的光丝间距适用范围在-2mm~+6mm,其适应性比激光填丝焊显著提高。进行焊缝成形控制。激光功率、送丝速度、焊接速度之间的匹配是影响焊缝成形及熔透的关键。焊接时容易出现咬边、焊瘤、偏丝、粘钨极、不连续等成形缺陷,焊丝熔化过渡决定焊缝成形,两层焊比单层焊更有利于避免咬边和焊瘤。分析焊接气孔与裂纹。打底层和盖面层均存在气孔,分析气孔特征和元素分布,判断打底层为CO气孔,填充层为工艺气孔。增大激光功率、减小送丝速度、增大保护气流量,能抑制冶金气孔;采用较小的激光功率,能抑制工艺气孔。裂纹出现在打底层。分析裂纹断口特征,热裂纹和冷裂纹混合出现,热裂纹沿晶断裂,冷裂纹同时具有穿晶和沿晶断裂,表现为河流状花样和冰糖状特征。热输入过大会导致热裂纹的产生,脆而硬的高碳马氏体会导致冷裂纹的产生,热裂纹对冷裂纹有诱发作用。降低焊接热输入,减小焊缝熔合比,能抑制裂纹缺陷。小热输入有利于细化晶粒,焊缝晶粒平均尺寸为10.4μm。分析接头组织与性能。接头宏观尺寸及微观组织均具有非均匀性。电弧区焊缝熔宽是激光区的3.9倍。接头微观组织为尺寸不均匀的马氏体,回火区存在回火屈氏体。板条马氏体内部亚结构为高密度的位错,大热输入时,存在片状马氏体,其亚结构同时存在孪晶和位错。母材硬度最低,热影响区硬度最高,回火区存在软化,其硬度为母材的90%。拉伸试样断裂在回火区,抗拉强度为母材的93%。焊后热处理得到回火马氏体,电弧区焊缝硬度最低;接头抗拉强度为母材的98%,延伸率为7.3%,为韧性断裂。
【关键词】：D406A钢 激光-TIG填丝焊 焊丝熔滴过渡 气孔 裂纹 组织及性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9
• 1.2 D406A超高强度钢的焊接性9-10
• 1.3 超高强度钢焊接研究现状10-15
• 1.3.1 超高强度钢TIG焊10-11
• 1.3.2 超高强度钢电子束焊11-12
• 1.3.3 超高强度钢激光焊12-14
• 1.3.4 超高强度钢电阻点焊14-15
• 1.4 激光-TIG复合焊接研究现状15-20
• 1.4.1 激光-TIG复合焊接工艺研究15-17
• 1.4.2 激光-TIG复合焊接机理研究17-20
• 1.5 课题的主要研究内容20-21
• 第2章 试验条件及方法21-27
• 2.1 试验材料21-22
• 2.2 试验方法及设备22-24
• 2.2.1 焊接方法及设备22-23
• 2.2.2 高速摄像方法及设备23
• 2.2.3 焊后热处理工艺及设备23-24
• 2.3 焊接缺陷分析方法24
• 2.3.1 气孔缺陷分析方法24
• 2.3.2 裂纹缺陷分析方法24
• 2.4 组织结构分析方法24-25
• 2.4.1 金相试样的制备及观察24-25
• 2.4.2 TEM试样的制备及观察25
• 2.4.3 EBSD试样的制备及观察25
• 2.5 力学性能分析方法25-27
• 2.5.1 显微硬度分析方法25
• 2.5.2 拉伸性能分析方法25-26
• 2.5.3 冲击性能分析方法26-27
• 第3章 激光-TIG填丝焊焊丝熔化过渡稳定性及焊缝成形控制27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 激光-TIG填丝焊焊丝熔化过渡行为的表征参数27-28
• 3.2.1 光丝间距、送丝角度及热源间距27
• 3.2.2 焊丝熔化位置27-28
• 3.3 激光-TIG填丝焊焊丝熔化受热及受力分析28-29
• 3.3.1 焊丝熔化受热分析28
• 3.3.2 焊丝熔化受力分析28-29
• 3.4 激光-TIG填丝焊焊丝熔化过渡的三种方式29-32
• 3.4.1 大滴状过渡29-30
• 3.4.2 颗粒过渡30-31
• 3.4.3 液桥过渡31-32
• 3.5 激光-TIG填丝焊焊丝熔化过渡稳定性32-38
• 3.5.1 光丝间距的影响32-33
• 3.5.2 电弧电流的影响33-34
• 3.5.3 送丝速度的影响34-35
• 3.5.4 送丝角度的影响35-36
• 3.5.5 其它因素的影响36-37
• 3.5.6 熔滴稳定过渡的工艺窗37-38
• 3.6 激光-TIG填丝焊焊缝成形控制38-41
• 3.6.1 焊缝成形缺陷控制38-40
• 3.6.2 打底层成形控制40-41
• 3.6.3 盖面层成形控制41
• 3.7 本章小结41-43
• 第4章 超高强度钢激光-TIG填丝焊气孔和裂纹缺陷分析及抑制43-62
• 4.1 引言43
• 4.2 气孔的产生及分布特征43-44
• 4.3 气孔的类型及形成原因44-47
• 4.3.1 打底焊气孔类型及形成原因44-46
• 4.3.2 盖面焊气孔类型及形成原因46-47
• 4.4 气孔的抑制47-52
• 4.4.1 冶金气孔的抑制47-51
• 4.4.2 工艺气孔的抑制51-52
• 4.5 裂纹的产生及分布特征52-54
• 4.6 裂纹的类型及形成原因54-57
• 4.6.1 弧坑处裂纹54-55
• 4.6.2 焊缝中心裂纹55-56
• 4.6.3 熔合线附近裂纹56-57
• 4.7 裂纹的抑制57-58
• 4.8 焊缝组织EBSD分析58-60
• 4.8.1 晶粒尺寸分析59
• 4.8.2 晶界角度分析59-60
• 4.9 本章小结60-62
• 第5章 超高强度钢激光-TIG填丝焊接接头组织与性能分析62-78
• 5.1 引言62
• 5.2 接头宏观尺寸的非均匀性62-63
• 5.2.1 焊缝尺寸非均匀性63
• 5.2.2 热影响区尺寸非均匀性63
• 5.3 接头微观组织结构非均匀性63-68
• 5.3.1 热影响区微观组织63-66
• 5.3.3 焊缝微观组织66-68
• 5.4 接头力学性能分析68-72
• 5.4.1 显微硬度69-70
• 5.4.2 拉伸性能70-71
• 5.4.3 冲击性能71-72
• 5.5 焊后热处理对接头组织性能的影响72-76
• 5.5.1 焊后热处理对接头组织的影响72-74
• 5.5.2 焊后热处理对接头力学性能的影响74-76
• 5.6 本章小结76-78
• 结论78-80
• 参考文献80-85
• 致谢85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 廖向宇;彭国成;易全旺;;浅析超高强度钢的焊接工艺[J];焊接;2006年07期

2 尹燕;曾智;他进国;王占冲;张瑞华;;光纤激光-TIG复合焊接316不锈钢板研究[J];应用激光;2014年01期

，

本文编号：787916