發(fā)布時間：2020-04-21 04:00

【摘要】：激光焊接作為一種高效、優(yōu)質(zhì)的焊接技術(shù),具有焊接速度快、熱影響區(qū)窄、焊接變形小等優(yōu)點(diǎn),已有十幾年發(fā)展歷史。本文借助搭建的一大功率型激光焊接平臺設(shè)備,以雙相鋼為研究對象,開展以下研究:1、針對核電項(xiàng)目試驗(yàn),開展激光焊接工裝夾具的設(shè)計(jì)。采用SolidWorks三維和Auto CAD二維軟件分別完成了工裝模型的建立,并借助ANSYS Workbench對設(shè)計(jì)的焊接工裝平臺進(jìn)行了有限元校核,分析該管道焊接工裝設(shè)備的應(yīng)力值與變形值,得到以下幾點(diǎn):(1)管道工裝設(shè)備在翻轉(zhuǎn)過程中,最大等效應(yīng)力發(fā)生在管道支撐桿上,最大變形發(fā)生在支撐架上,隨著轉(zhuǎn)角的增大,最大等效應(yīng)力和最大變形逐漸變化,并呈現(xiàn)為正弦規(guī)律。(2)管道焊接工裝設(shè)備采用的是低碳鋼Q235,管道焊接工裝設(shè)備翻轉(zhuǎn)過程中最大等效應(yīng)力為155MPa,安全系數(shù)為235/155=1.52,可知該設(shè)備滿足設(shè)計(jì)要求。(3)管道的變形對激光熱絲焊接的焦深影響不大,無需對激光熱絲焊進(jìn)行補(bǔ)償且該管道焊接工裝設(shè)備已基本完成制造,目前正準(zhǔn)備投入實(shí)驗(yàn)室管道焊接的使用。2、使用設(shè)計(jì)的焊接工裝夾具,選擇核建中應(yīng)用廣泛的2205雙相不銹鋼進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采用正交試驗(yàn)及控制單一變量法設(shè)計(jì)焊接工藝參數(shù),探究了激光離焦量、激光功率、焊接速度等焊接工藝參數(shù)對3mm厚2205雙相鋼焊縫宏觀形貌的成形規(guī)律,得到當(dāng)離焦量為-5mm時能夠使焦點(diǎn)作用在焊件的內(nèi)部,從而得到更大的深熔;通過對比分析,各個焊接工藝參數(shù)下對焊縫有不同的熱輸入量,能夠得到不同的焊縫深寬比,篩選出了最優(yōu)的工藝參數(shù)組合,即當(dāng)離焦量取為-5mm時,激光功率為2kW,焊接速度0.75m/min和離焦量取為-5mm,激光功率為1.5kW,焊接速度0.5m/min時宏觀成形良好;最后使用掃描電鏡(SEM)和PWS-E100萬能試驗(yàn)機(jī)對雙相鋼中奧氏體與鐵素體成形規(guī)律及力學(xué)性能進(jìn)行了分析,得到當(dāng)激光功率由變大(或者焊接速度變慢)時作用在焊縫的熱輸入進(jìn)一步加大,焊縫的冷卻速度變慢,元素的擴(kuò)散和晶體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變更為成熟,奧氏體由細(xì)小的條狀慢慢的變粗大,而鐵素體組織也逐漸長大,即由細(xì)長的柱狀晶向大塊的等軸晶轉(zhuǎn)變,鐵素體等軸晶能夠析出更多的奧氏體組織并表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能,為同類激光焊接實(shí)驗(yàn)奠定有效基礎(chǔ)。
【圖文】：

背景及意義，受到煤炭、石油等能源價(jià)格波動的加劇以及面臨嚴(yán)格碳排放型能源勢在必行。核電作為一種清潔、高效、節(jié)能的能源越。國際原子能組織預(yù)計(jì)到 2030 年世界核電裝機(jī)容量將達(dá)到電事業(yè)起步較晚，在以火電、水電為主的發(fā)電形式中，核是隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電力需求也越來越高，我國在也由原本的適度發(fā)展、推進(jìn)發(fā)展轉(zhuǎn)化到了積極發(fā)展，在這樣進(jìn)了第三代 AP1000 核電技術(shù)，這將迎來我國核電事業(yè)快 核電站是美國西屋公司設(shè)計(jì)的第三代核電站[3][4]。圖 1.1 為 A布置圖，可以看出 AP1000 壓水堆型采用單堆兩環(huán)路設(shè)計(jì)，發(fā)生器、2 臺并聯(lián)主泵、1 條熱段主管道、2 條冷段主管道組

圖 1.2 激光填絲焊接示意圖Fig.1.2 schematic diagram of laser wire filling welding日立公司(Hitachi)X Zhang 等人[35]用 6kW 功率光纖激光填絲焊接了 50mm 厚的 316L 不銹鋼板，其中進(jìn)行了多道填絲焊接，獲得了良好的焊縫成型，焊接工英國 Manchester 大學(xué)學(xué)者 Ahmed Elmesalamy 等人[36]將用 IPG 光纖激光焊接得到的焊縫接頭與常規(guī)鎢極氬弧焊得到的焊縫接頭進(jìn)行了對比，觀察發(fā)現(xiàn)選用德國的 D Dittrich 等人[34]采用 4kW 的多模和 5kW 的單模光纖激光，對有熱裂傾向的 6XXX 鋁合金厚板進(jìn)行了窄間隙激光多道焊接。焊接后分析發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的氣孔等缺陷較多，還分析了焊縫中 Si 的分布，對比發(fā)現(xiàn) Si 的含量高于激光自熔焊，意味著窄間隙激光填絲多道焊接頭抗熱裂性能好。藝參數(shù)為：采用 X 形坡口，送絲速度為 5.5m/min，焊接速度為 0.4m/min，一共有8 層焊道。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM623;TP391.72;TG456.7

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 尤廣偉;董安霞;;雙相鋼的特性以及焊接要點(diǎn)[J];現(xiàn)代焊接;2006年07期

2 ;800MPa級冷軋雙相鋼及其生產(chǎn)方法[J];河北冶金;2016年11期

3 朱祖昌;徐祖耀;;雙相鋼及其檢驗(yàn)[J];理化檢驗(yàn).物理分冊;1983年04期

4 劉昌明;劉斌;劉永前;;熱軋雙相鋼邊部褶皺缺陷形成原因分析及改進(jìn)[J];鋼鐵研究;2017年05期

5 袁國;利成寧;孫丹丹;康健;王國棟;;熱軋雙相鋼的發(fā)展現(xiàn)狀及高強(qiáng)熱軋雙相鋼的開發(fā)[J];中國工程科學(xué);2014年02期

6 胡學(xué)文;劉雅政;周樂育;張宜;;回火溫度對熱軋雙相鋼組織和力學(xué)性能影響研究[J];鋼鐵;2010年03期

7 趙征志;趙愛民;唐荻;祝志峰;;熱軋雙相鋼的組織與性能研究[J];金屬世界;2010年05期

8 楊海根;喻進(jìn)安;;熱軋雙相鋼的軋制工藝研究[J];金屬世界;2009年01期

9 ;本鋼成功軋制DP590汽車用冷軋雙相鋼[J];鋼鐵;2009年10期

10 張?jiān)隽?宋仁伯;程知松;趙愛民;趙征志;劉光明;熊愛明;;800MPa級冷軋雙相鋼的工藝與組織性能研究[J];上海金屬;2007年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 鞠新華;溫娟;崔桂彬;劉曉嵐;孟楊;郝京麗;蔡寧;;雙相鋼中馬氏體定量分析方法的探討[A];中國鋼鐵業(yè)2014增刊[C];2014年

2 張立龍;;熱軋雙相鋼檢驗(yàn)結(jié)果分析與對策[A];第八屆（2011）中國鋼鐵年會論文集[C];2011年

3 吳菊環(huán);金漢節(jié);王義成;唐歷;王丹;唐代明;翟大慶;;無鉬熱軋雙相鋼的研究[A];1999中國鋼鐵年會論文集（下）[C];1999年

4 吳晶;楊慶祥;張春玲;;耐候雙相鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)值模擬[A];2005年全國計(jì)算材料、模擬與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

5 董瑞峰;孫麗鋼;劉哲;劉彥春;王國棟;;汽車結(jié)構(gòu)用590MPa級熱軋雙相鋼的開發(fā)[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

6 鄺春福;鄭之旺;常軍;;退火溫度對600MPa級冷軋雙相鋼微觀組織和力學(xué)性能的影響[A];第十屆中國鋼鐵年會暨第六屆寶鋼學(xué)術(shù)年會論文集III[C];2015年

7 李遠(yuǎn)鵬;江社明;張啟富;;露點(diǎn)切換對高強(qiáng)雙相鋼表面選擇性氧化行為的影響[A];第10屆中國熱浸鍍學(xué)術(shù)技術(shù)交流會暨節(jié)能減排新技術(shù)推介會論文集[C];2014年

8 陳立紅;;退火溫度及錳含量對冷軋440MPa雙相鋼組織性能的影響[A];第十四屆中國科協(xié)年會第8分會場：鋼材深加工研討會論文集[C];2012年

9 馬家艷;關(guān)云;鄧照軍;林承江;;兩種強(qiáng)度級別冷軋雙相鋼的顯微組織與力學(xué)性能研究[A];第十屆中國鋼鐵年會暨第六屆寶鋼學(xué)術(shù)年會論文集II[C];2015年

10 郭佳;劉杰;周娜;姚志強(qiáng);代曉莉;李飛;王全禮;;顯微組織相貌對雙相鋼力學(xué)行為的影響[A];2012年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會論文集（上）[C];2012年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 李宇佳;鞍鋼輕質(zhì)雙相鋼全球首發(fā)[N];經(jīng)濟(jì)參考報(bào);2019年

2 記者 叢煥宇;本鋼成功研發(fā)汽車用鍍鋅雙相鋼[N];遼寧日報(bào);2019年

3 全媒體首席記者 程云鶴;鞍鋼輕質(zhì)雙相鋼全球首發(fā)[N];鞍山日報(bào);2019年

4 游建平;濟(jì)鋼熱軋高強(qiáng)度雙相鋼DP600實(shí)現(xiàn)突破[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2011年

5 吳剛 胡小強(qiáng) 文小明;稀土在高等級車輪雙相鋼中應(yīng)用技術(shù)研究[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2019年

6 王文軍譯;雙相鋼微觀組織的優(yōu)化[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2013年

7 記者 白茂槐 通訊員 王小萍;包鋼成功應(yīng)用CSP工藝生產(chǎn)熱軋雙相鋼[N];中國冶金報(bào);2008年

8 林立恒;雙相鋼與高強(qiáng)度低合金鋼可成形性能比較[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

9 本報(bào)記者 柳方秀;讓生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)[N];中國冶金報(bào);2011年

10 記者 尤勇;本鋼成功研發(fā)汽車用鍍鋅雙相鋼DP980[N];本溪日報(bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 申剛;雙相鋼連續(xù)退火過程組織演變的計(jì)算模擬[D];上海交通大學(xué);2018年

2 張明達(dá);新型層片含鋁雙相鋼的組織調(diào)控及其對力學(xué)性能影響機(jī)制[D];清華大學(xué);2017年

3 鄧永剛;高可鍍性細(xì)晶高強(qiáng)雙相鋼制備工藝及組織性能研究[D];東北大學(xué);2017年

4 張潔岑;熱軋雙相鋼組織性能調(diào)控及其微觀變形機(jī)制研究[D];東北大學(xué);2017年

5 張明達(dá);新型層片含鋁雙相鋼的組織調(diào)控及其對力學(xué)性能影響機(jī)制[D];鋼鐵研究總院;2017年

6 劉景軍;高速多相海水中材料流動腐蝕的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];北京化工大學(xué);2006年

7 周樂育;高強(qiáng)度含鈮熱軋雙相鋼組織性能柔性控制研究[D];北京科技大學(xué);2008年

8 王小鵬;微合金化冷軋雙相鋼連續(xù)退火過程相變規(guī)律及組織性能[D];東北大學(xué);2014年

9 陳連生;含Nb、Ti細(xì)晶雙相鋼的熱軋工藝研究[D];東北大學(xué);2008年

10 王金鳳;DP1000雙相鋼激光焊接HAZ軟化及接頭性能研究[D];天津大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王健;汽車用冷軋雙相鋼工藝技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用[D];華北理工大學(xué);2019年

2 謝健明;低溫變形制備微碳雙相鋼的組織與織構(gòu)調(diào)控[D];江西理工大學(xué);2019年

3 張攀;激光焊接工裝設(shè)計(jì)及雙相鋼焊接工藝研究[D];南華大學(xué);2019年

4 趙錕;基于RVE方法的雙相鋼斷裂機(jī)制研究[D];上海交通大學(xué);2017年

5 袁博文;650/700MPa Nb/Ti微合金熱軋雙相鋼工藝研究[D];東北大學(xué);2015年

6 周來沁;鋼/鋁層間添加粉末激光焊接頭組織性能及改善機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2018年

7 馬寬;鐵素體/馬氏體雙相鋼表面納米化及性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

8 黃志強(qiáng);雙相鋼車身板的韌性斷裂失效判據(jù)研究[D];山東理工大學(xué);2018年

9 張露馨;不等厚異質(zhì)DP980/DP780雙相鋼冷金屬過渡焊接工藝及接頭組織性能研究[D];沈陽大學(xué);2019年

10 張琳琳;DP590鍍鋅雙相鋼CMT焊接工藝及接頭組織性能研究[D];沈陽大學(xué);2019年

，

本文編號：2635332