本文選題：激光焊接　切入點(diǎn)：Fe-Mn-Si　出處：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文選用304不銹鋼為連接對(duì)象,以激光填粉焊接原位形成Fe-Mn-Si記憶合金焊縫組織為目標(biāo),通過填加粉末成分設(shè)計(jì)、激光工藝參數(shù)優(yōu)化選擇,利用CO2激光焊接系統(tǒng)獲得具有Fe-Mn-Si記憶合金焊縫組織的304不銹鋼焊接接頭,并研究其力學(xué)性能和焊縫的組織性能。選取激光功率、焊接速度、離焦量三個(gè)主要工藝參數(shù),利用單因素試驗(yàn)法,分析了各工藝參數(shù)對(duì)激光填粉形成Fe-Mn-Si記憶合金焊縫性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,工藝參數(shù)改變,焊縫的熱輸入量也隨之改變,從而影響焊縫熔寬、成分、抗拉強(qiáng)度及硬度�；趩我蛩卦囼�(yàn)結(jié)果,以抗拉強(qiáng)度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn),通過極差分析和方差分析得出2 mm厚304不銹鋼板激光填粉焊接試驗(yàn)的最佳工藝參數(shù)為P=2.7 kW、v=160mm/min、z=5mm,其焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為745.4 MPa,達(dá)到了母材抗拉強(qiáng)度(751 MPa)的95%;Fe-Mn-Si記憶合金焊縫成型良好,304不銹鋼基材至焊縫中心依次由奧氏體、平面晶、胞狀樹枝晶、樹枝晶、等軸晶組成。為實(shí)現(xiàn)激光填粉焊接原位形成Fe-Mn-Si記憶合金焊縫組織的目標(biāo),采用混料均勻設(shè)計(jì)方法,借助DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到填加Fe/Mn/Si/Cr/Ni粉末配比和焊縫組織成分之間的回歸方程。Fe-Mn-Si記憶合金焊縫區(qū)域的平均顯微硬度為HV 242.8,較304不銹鋼焊縫硬度更高,這是因?yàn)镕e-Mn-Si記憶合金焊縫內(nèi)部有較高硬度的馬氏體組織,并且焊縫區(qū)域Mn、Si含量較高,有助于硬度的提高;Fe-Mn-Si記憶合金焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和抗彎曲疲勞性能明顯優(yōu)于304不銹鋼焊接接頭,6%變形下的應(yīng)變疲勞強(qiáng)度能達(dá)到母材的90%;Fe-Mn-Si記憶合金焊縫的殘余應(yīng)力較低,明顯小于304不銹鋼焊縫的殘余應(yīng)力。表明Fe-Mn-Si記憶合金焊縫的力學(xué)性能更好。Fe-Mn-Si記憶合金焊縫組織具有明顯的形狀記憶效應(yīng),Fe-Mn-Si記憶合金應(yīng)力誘發(fā)γ(?)ε馬氏體正逆相變及其變形協(xié)調(diào)是降低不銹鋼焊接接頭殘余應(yīng)力并提高焊縫疲勞強(qiáng)度的根本原因。
[Abstract]:In this paper, 304 stainless steel is selected as the connecting object, the microstructure of Fe-Mn-Si memory alloy weld formed in situ by laser powder filling welding is taken as the target, and the laser process parameters are optimized by adding powder composition design. A 304 stainless steel welded joint with Fe-Mn-Si memory alloy weld microstructure was obtained by CO2 laser welding system. The mechanical properties and microstructure of the weld were studied. Three main technological parameters, laser power, welding speed and defocus, were selected. By using single factor test method, the influence of various technological parameters on the weld properties of Fe-Mn-Si memory alloy formed by laser powder filling is analyzed. The results show that the heat input of the weld changes with the change of the process parameters, thus affecting the weld width and composition. Tensile strength and hardness. Based on the results of single factor tests, the orthogonal test was carried out with tensile strength as the test index. By means of range analysis and variance analysis, the optimum technological parameters of laser powder filling welding test for 2 mm thick 304 stainless steel plate were obtained as follows: P0. 7 kW / v + 160 mm / min + 5 mm, and the tensile strength of the welded joint was 74. 4 MPA, reaching the base material tensile strength of 751 MPa.) 95mm Fe-Mn-Si memory alloy welding was obtained. From austenite to the center of weld, the substrates of stainless steel with good joint forming are in turn from austenite to the center of weld. Plane crystal, cellular dendrite, dendritic crystal, equiaxed crystal composition. In order to achieve the goal of laser powder filling welding in situ forming Fe-Mn-Si memory alloy weld microstructure, the mixing uniform design method is adopted. By means of DPS data processing system, the regression equation between Fe/Mn/Si/Cr/Ni powder ratio and weld microstructure was obtained. The average microhardness in weld zone of Fe-Mn-Si memory alloy was HV242.8, which was higher than that of 304 stainless steel. This is due to the higher hardness of martensite in the weld of Fe-Mn-Si memory alloy and the higher content of MNO Si in the weld zone. The tensile strength and bending fatigue resistance of Fe-Mn-Si memory alloy welded joints are obviously better than that of 304 stainless steel welded joints under 6% deformation. The strain fatigue strength of Fe-Mn-Si memory alloy welded joints can reach 90% of the base metal, and the residual stress of Fe-Mn-Si memory alloy welds is lower than that of 304 stainless steel welded joints. The results show that the mechanical properties of Fe-Mn-Si memory alloy weld are better. Fe-Mn-Si memory alloy weld has obvious shape memory effect. 蔚 martensite retrograde transformation and coordination of deformation are the fundamental reasons for reducing residual stress of stainless steel welded joint and increasing weld fatigue strength.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG456.7

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