薄板結(jié)構(gòu)因其自身重量小被廣泛應(yīng)用于船舶上層建筑制造當(dāng)中。采用傳統(tǒng)電弧焊(MIG、MAG)進行薄板焊接時,常常因焊接過程熱輸入較大造成焊接變形問題。激光-MIG復(fù)合焊是一種新型的高能束焊接方法,在提高焊接效率的同時能夠顯著減少焊接變形。本文針對6mm的Q345E鋼開展了對接接頭及T型接頭激光-MIG復(fù)合焊工藝試驗,研究了不同焊接工藝參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律;探尋了對接接頭及T型接頭在不同裝配間隙下焊接速度范圍;闡明了不同焊接速度下熔滴過渡形式及過渡頻率。采用優(yōu)化后的焊接工藝參數(shù)焊接了對接接頭和T型接頭,研究了不同熱輸入下對接接頭的微觀組織、力學(xué)性能及T型接頭角變形的變化規(guī)律。借助高速攝影的試驗方法,研究了不同焊接工藝參數(shù)下具體的熔滴過渡形式及過渡頻率。在激光功率4~5.8kW、焊接電流200~320A、光絲間距2mm、離焦量-5mm的焊接工藝參數(shù)窗口下,當(dāng)焊接速度在1.5~4.2m/min范圍內(nèi)變化時,熔滴過渡形式為穩(wěn)定的短路過渡、射滴-短路-射流過渡、單一射流過渡,過渡過程較為穩(wěn)定,焊縫表面成形良好;當(dāng)焊接速度為4.5m/min時,熔滴指向性發(fā)生改變,熔滴過渡形式為紊亂的射流-短路交替變化過渡形式,焊縫表面出現(xiàn)大量飛濺及駝峰焊道缺陷。采用優(yōu)化后的焊接工藝參數(shù)開展對接接頭及T型接頭激光-MIG復(fù)合高速焊工藝試驗,在保證焊接質(zhì)量的前提下,對接接頭最高焊速可達4.2m/min,T型接頭最高焊接速度可達3.9m/min。隨著裝配間隙的增大,最高焊接速度逐漸減小,對于對接接頭來說,當(dāng)工件裝配間隙在0.6~1.0mm范圍變化時,最高焊接速度從2.1m/min降低至1.8m/min;對T型接頭來說,當(dāng)裝配間隙在0.4~0.8mm范圍變化時,最高焊接速度從2.4m/min降低至2.1m/min。不同焊接熱輸入下接頭角變形及力學(xué)性能研究結(jié)果表明:焊接熱輸入在3.5~2.2kJ/cm范圍變化時,隨著焊接熱輸入的減小,T型接頭角變形越小。當(dāng)焊接熱輸入為2.2kJ/cm時,焊接角變形0.9°,與3.5kJ/cm焊接熱輸入相比,焊接變形減小了54%;隨著焊接熱輸入的逐漸減小,焊縫微觀組織由塊狀鐵素體+下貝氏體向板條馬氏體轉(zhuǎn)變;焊接熱影響區(qū)過熱區(qū)微觀組織由大量板條馬氏體組成。當(dāng)焊接熱輸入為2.1kJ/cm時,焊接接頭最高硬度出現(xiàn)在熱影響區(qū)過熱區(qū);對接接頭拉伸斷裂位置均出現(xiàn)在母材。
【學(xué)位單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U671.83;TG456;TG407
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 激光及激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)
        1.2.1 激光焊接技術(shù)
        1.2.2 激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)
    1.3 激光-電弧復(fù)合焊在工業(yè)中的應(yīng)用
    1.4 高速焊研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料、設(shè)備及方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗設(shè)備
        2.2.1 焊接試驗設(shè)備
        2.2.2 高速攝影設(shè)備
    2.3 試驗方法設(shè)計及試驗過程
    2.4 焊接接頭顯微組織及性能分析
        2.4.1 接頭顯微組織分析
        2.4.2 接頭硬度測試
        2.4.3 拉伸性能測試
        2.4.4 FARO變形測試
第3章 激光-MIG復(fù)合高速焊熔滴過渡特征研究
    3.1 前言
    3.2 焊接工藝參數(shù)對熔滴過渡及焊縫成形的影響
        3.2.1 激光功率對熔滴過渡及焊縫成形的影響
        3.2.2 焊接電流對熔滴過渡及焊縫成形的影響
        3.2.3 光絲間距對熔滴過渡及焊縫成形的影響
    3.3 不同焊接速度下的熔滴過渡特征研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 激光-MIG復(fù)合高速焊焊縫成形規(guī)律研究
    4.1 前言
    4.2 對接接頭激光-MIG復(fù)合高速焊焊縫成形研究
        4.2.1 對接接頭激光-MIG復(fù)合高速焊工藝優(yōu)化
        4.2.2 不同裝配間隙對激光-MIG復(fù)合高速焊焊接速度的影響
    4.3 T型接頭激光-MIG復(fù)合高速焊焊縫成形研究
        4.3.1 T型接頭激光-MIG復(fù)合高速焊工藝優(yōu)化
        4.3.2 不同裝配間隙對激光-MIG復(fù)合高速焊焊接速度的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 激光-MIG復(fù)合高速焊接頭性能及微觀組織研究
    5.1 前言
    5.2 不同焊接熱輸入對T型接頭焊接變形的影響
    5.3 焊接接頭微觀組織研究
    5.4 接頭硬度分布
    5.5 對接接頭拉伸性能表征
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

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9 肖s

本文編號：2832463