【摘要】：隨著制造業(yè)的迅猛發(fā)展,中厚板鋼鐵材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海洋工程、隧道盾構(gòu)、建筑鋼結(jié)構(gòu)等大型工程裝備制造領(lǐng)域,中厚板的焊接問題也愈發(fā)受到人們的重視。目前常見的中厚板焊接方法為多層多道焊和埋弧焊,存在焊接效率低、焊前準(zhǔn)備工作多、焊縫成型差等問題,焊接方法亟待改進。高效深熔TIG焊接能提高焊接效率和焊接質(zhì)量,是中厚板焊接的理想方法,但在高速焊接時的單面焊雙面成型質(zhì)量方面還有待提高。與單獨深熔TIG焊相比,激光-深熔TIG復(fù)合焊中兩個熱源之間相互耦合,激光的加入改變了原有的TIG電弧導(dǎo)電通道,具有壓縮和吸引電弧的作用,提升了電弧挺度和穿透力。另外,激光可以攪拌熔池,加速液態(tài)金屬的流動,從而改善了焊縫成型。因此,激光-深熔TIG復(fù)合焊接方法能夠提高焊接速度、減少熱輸入、改善焊縫成型,是一種新型高效的焊接技術(shù)。以10mm厚的Q345B碳鋼板為母材,采用平板堆焊的方式,研究了激光-深熔TIG復(fù)合焊主要工藝參數(shù)(激光功率PL、焊接電流I、離焦量△f、熱源間距DLA和排布方式)對焊縫成型的影響規(guī)律,并對其進行優(yōu)化,得出如下結(jié)論:復(fù)合焊接時的最佳離焦量為-1mm～Omm,最佳熱源間距約為0.5mm,激光在前、電弧在后的復(fù)合焊模式焊接效果更好。為研究復(fù)合焊接在提高焊接速度方面的作用,分別采用單獨深熔TIG焊和激光-深熔TIG復(fù)合焊兩種方法,對6mm碳鋼板進行單面焊雙面成型對比實驗,結(jié)果表明復(fù)合焊焊接速度可達1000mm/min,是單獨深熔TIG焊接速度的3.6倍,且復(fù)合焊的雙面成型質(zhì)量均優(yōu)于單獨深熔TIG焊;為研究激光-深熔TIG復(fù)合焊接在單面焊雙面成型方面的作用,分別對10mm厚碳鋼板、1Omm厚開Y型坡口碳鋼板(鈍邊4mm,坡口角度30°)、6mm厚不銹鋼板進行焊接實驗,均可實現(xiàn)高焊速的單面焊雙面成型,焊縫成型良好;針對實際焊接場合存在的組對間隙和錯邊問題,開展了適應(yīng)性試驗研究,復(fù)合焊的最大容忍度組合為1mm間隙+1mm錯邊,對錯邊的容忍度比組對間隙容忍度高。為綜合評價激光-深熔TIG復(fù)合焊接的焊縫成型質(zhì)量,對激光-深熔TIG復(fù)合焊接頭的微觀組織進行觀察分析,根據(jù)熱源作用區(qū)域的不同,將焊縫分為電弧-激光區(qū)和激光區(qū),電弧-激光區(qū)的組織主要有針狀鐵素體、粒狀貝氏體和少量馬氏體,激光區(qū)的組織和電弧-激光區(qū)類似,但共析出了塊狀鐵素體。焊接接頭的顯微硬度在熱影響區(qū)(HAZ)的過熱區(qū)達到峰值(308HV)。力學(xué)性能試驗結(jié)果表明:激光-深熔TIG復(fù)合焊接接頭抗拉強度在570MPa左右,伸長率約為21%,斷裂位置為母材;焊縫正彎和背彎角度達到100°時未發(fā)現(xiàn)裂紋;在室溫沖擊試驗時,焊縫處沖擊功平均值為92.5J,熱影響區(qū)處沖擊功平均值為83J。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG40
【圖文】：

圖１－１激光焊的兩種焊接模式：（ａ）熱導(dǎo)焊（ｂ）深熔焊逡逑

圖１－２鎢極氬弧焊原理圖逡逑

【參考文獻】

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1 朱寶華;肖華;;光纖激光器激光-TIG復(fù)合焊接工藝[J];電焊機;2015年03期

2 王立軍;寧永強;秦莉;佟存柱;陳泳屹;;大功率半導(dǎo)體激光器研究進展[J];發(fā)光學(xué)報;2015年01期

3 陳明華;李陳賓;劉黎明;;激光誘導(dǎo)增強電弧等離子體的放電狀態(tài)研究[J];高電壓技術(shù);2013年07期

4 張瑞華;栗海霞;李明;王榮;冷小冰;;K-TIG焊接電弧特性的數(shù)值分析[J];電焊機;2012年12期

5 朱晨;張偉;王志平;鄒慧;;等離子弧焊接技術(shù)及其應(yīng)用展望[J];焊接技術(shù);2011年10期

6 鐘如濤;王玉濤;黃治軍;;高功率激光器的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];激光雜志;2011年02期

7 袁小川;趙虎;王平平;;激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用[J];焊接技術(shù);2010年05期

8 曹洪忠;彭鴻雁;張梅恒;張冰;陳寶玲;吳同華;趙祥敏;檀慧明;;全固態(tài)Yb∶YAG激光器發(fā)展現(xiàn)狀[J];激光與紅外;2010年02期

9 姬宜朋;陳家慶;焦向東;王麗;;激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)[J];焊接技術(shù);2009年12期

10 潘際鑾;鄭軍;屈岳波;;激光焊技術(shù)的發(fā)展[J];焊接;2009年02期

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1 馮杰才;高強鋼厚板激光-GMAW復(fù)合雙面同步橫焊特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 李飛;5083鋁合金光纖激光—變極性TIG復(fù)合焊接工藝及機理研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

3 郝新鋒;低功率YAG激光+TIG復(fù)合熱源焊接技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2010年

4 吳世凱;激光—電弧相互作用及激光-TIG復(fù)合焊接新工藝研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2010年

5 高明;CO_2激光—電弧復(fù)合焊接工藝、機理及質(zhì)量控制規(guī)律研究[D];華中科技大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馮悅嶠;中厚鋼板的深熔TIG焊工藝研究及溫度場數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2016年

2 王詩洋;焊接參數(shù)對高功率光纖激光及激光-TIG復(fù)合填絲焊接氣孔的影響[D];機械科學(xué)研究總院;2015年

3 張振鵬;304不銹鋼小功率Nd:YAG脈沖激光-TIG復(fù)合焊研究[D];山東大學(xué);2015年

4 馬義全;激光與等離子復(fù)合沉積制造金屬零件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究[D];集美大學(xué);2015年

5 鄭華勇;Q345E與14NiCrMo10 6V焊接接頭組織和性能研究[D];大連交通大學(xué);2012年

6 栗海霞;K-TIG焊接電弧特性的數(shù)值分析[D];蘭州理工大學(xué);2011年

7 趙子強;激光-TIG電弧復(fù)合焊接等離子體形態(tài)與焊縫特征的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

8 石磊;X80鋼激光-MAG復(fù)合焊接接頭組織性能研究[D];長春理工大學(xué);2011年

9 陳曉暉;CO_2激光-TIG復(fù)合熱源脈沖協(xié)調(diào)控制與焊接特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

10 嚴(yán)軍;CO_2激光-TIG復(fù)合焊接工藝與機理研究[D];華中科技大學(xué);2006年

本文編號：2723011