本文關(guān)鍵詞：高氮奧氏體不銹鋼光纖激光焊接工藝試驗(yàn)研究　出處：《南京理工大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：激光焊能量密度高,焊接速度快,焊縫深寬比大、熱影響區(qū)窄、焊接熱變形小,且無(wú)需真空。光纖激光焊接更是具有柔性化的光纖傳輸優(yōu)勢(shì),正成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。高氮鋼利用氮元素替代鎳,在室溫甚至低溫下獲得單相奧氏體組織,具有高強(qiáng)、高韌、高耐蝕性的特點(diǎn)。針對(duì)高氮鋼在普通熔焊過(guò)程中易產(chǎn)生的氮損失等焊接問(wèn)題,本文對(duì)12mm厚的高氮奧氏體不銹鋼進(jìn)行了光纖激光焊接工藝試驗(yàn)的研究,成果如下：探究了影響高氮鋼焊接質(zhì)量的主要工藝參數(shù),發(fā)現(xiàn)激光功率是最主要的影響因素,決定了焊縫的熔透狀態(tài)；其次是焊接速度,當(dāng)焊接速度過(guò)快時(shí),焊縫表面產(chǎn)生焊瘤缺陷,且內(nèi)部氣孔嚴(yán)重；離焦量是第三大影響因素,直接決定了熱影響區(qū)的寬窄；最后是保護(hù)氣的種類,當(dāng)使用N：保護(hù)時(shí),焊接表面魚鱗紋形貌明顯,焊縫內(nèi)部氣孔有所改善。通過(guò)單因素控制變量的試驗(yàn)方法,總結(jié)出最佳焊接工藝參數(shù)：激光功率8kW,離焦量+2mm,焊接速度0.84m/min,保護(hù)氣為20L/min的N2。此時(shí)焊縫氮含量高達(dá)0.556%,約達(dá)母材的90%；在此基礎(chǔ)上,適當(dāng)進(jìn)行激光束的傾斜,能更進(jìn)一步增加焊縫中的氮含量,使氮含量增加至0.564%,但增加量微小。根據(jù)激光深熔焊的機(jī)理,探究了高氮鋼厚板光纖激光焊接過(guò)程中的氣孔問(wèn)題,分析了其產(chǎn)生機(jī)理、模型特征以及影響因素,在保證小孔熔透的前提下,選擇較小的激光功率與焊接速度,改變激光束的傾角,前傾10。-30。,選擇N2保護(hù),能有效減少焊縫內(nèi)部氣孔。對(duì)最佳工藝參數(shù)下的焊接接頭組織與性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明高氮鋼光纖激光焊焊縫組織為樹(shù)枝晶狀的單相奧氏體,晶粒沿著極大的溫度梯度方向垂直向焊縫中心生長(zhǎng),方向性顯著。焊縫晶粒尺寸相當(dāng)小,基本沒(méi)有氮化物析出。焊接熱影響區(qū)非常窄,約為50μm。焊縫硬度較母材有所降低,約為320HV；熱影響區(qū)硬度高于焊縫,但略低于母材。焊接接頭發(fā)生韌性斷裂,抗拉強(qiáng)度略低于母材,約為1064MPa。
[Abstract]:Laser welding has high energy density, fast welding speed, large depth to width ratio, narrow heat affected zone, small thermal deformation and no vacuum. Fiber laser welding has the advantage of flexible optical fiber transmission. High nitrogen steel replaces nickel with nitrogen element to obtain single-phase austenitic structure at room temperature or even at low temperature, which has high strength and toughness. The characteristics of high corrosion resistance. In view of the welding problems such as loss of nitrogen and so on in the common welding process of high nitrogen steel, the experiment of optical fiber laser welding of 12mm thick high nitrogen austenitic stainless steel was carried out in this paper. The results are as follows: the main technological parameters which affect the welding quality of high nitrogen steel are investigated. It is found that laser power is the most important factor, which determines the penetration status of the weld. The second is welding speed, when the welding speed is too fast, the weld surface has weld defects, and the internal blowhole is serious. The defocus is the third most important factor, which directly determines the width of the heat affected zone. Finally, the types of protective gas, when the use of N: protection, the surface of the weld surface, the shape of the obvious, weld internal porosity improved, through the single factor control variables of the test method. The optimum welding parameters are as follows: laser power 8kW, defocus 2mm, welding speed 0.84m / min. The nitrogen content of weld is as high as 0.556, about 90% of the base metal. On this basis, the proper tilt of the laser beam can further increase the nitrogen content in the weld, and increase the nitrogen content to 0.5644.According to the mechanism of laser deep penetration welding, the increase is small. This paper probes into the blowhole problem in the process of laser welding of high nitrogen steel thick plate fiber, analyzes its mechanism, model characteristics and influencing factors, and chooses the smaller laser power and welding speed under the premise of ensuring the penetration of the small hole. Changing the inclination of laser beam, tilting forward 10.-30.and selecting N2 protection can effectively reduce the internal porosity of weld seam. The microstructure and properties of welded joints under the optimum process parameters are studied. The results show that the microstructure of high nitrogen steel fiber laser welding weld is dendritic single-phase austenite, the grain grows vertically along the maximum temperature gradient to the center of the weld, and the directivity is obvious. The grain size of the weld is quite small. There is no nitride precipitation. The HAZ is very narrow, about 50 渭 m. The hardness of weld is lower than that of base metal (about 320HVV). The hardness of the HAZ is higher than that of the weld, but slightly lower than that of the base metal. The toughness fracture and tensile strength of the welded joint are slightly lower than that of the base metal, about 1064MPa.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG457.11;TN249

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本文編號(hào)：1440909