航空、核電、建筑和軌道等行業(yè)對薄板不銹鋼的需求日漸增加,激光-TIG復(fù)合焊接技術(shù)是薄板不銹鋼常用的焊接工藝之一,由于TIG焊鎢極承載電流能力較低,導(dǎo)致復(fù)合焊填絲熔敷速度低,焊接效率大打折扣。本文提出一種新型的復(fù)合焊接方式—激光-KTIG復(fù)合焊接,并開展了薄板不銹鋼激光-K TIG復(fù)合高速焊接技術(shù)的系統(tǒng)研究。通過高速攝像采集復(fù)合焊接過程中的電弧形態(tài),結(jié)合圖像處理技術(shù)分析電弧特性。結(jié)果表明:恰當(dāng)?shù)哪芰颗浔仁潜ＷC電弧穩(wěn)定燃燒的重要因素。當(dāng)激光焦點作用位置靠近陽極時,電弧的斷面增加,電弧等離子體吸收的激光能量增加;當(dāng)激光焦點作用位置靠近陰極時,電弧陰極區(qū)會發(fā)生劇烈波動,電弧穩(wěn)定性降低,因此理論上激光-K TIG復(fù)合焊接的最佳離焦量為-4～Omm,最佳熱源間距為0～3mm。初期以10mm板厚的304不銹鋼為研究對象,通過調(diào)節(jié)各工藝參數(shù)進(jìn)行焊接試驗,并借助SPSS軟件處理數(shù)據(jù),獲取影響焊縫熔深和熔寬的主要工藝參數(shù),為后續(xù)不銹鋼薄板高速焊接提供相關(guān)指導(dǎo)。試驗結(jié)果表明:激光-K TIG復(fù)合焊接過程中,應(yīng)保持激光在前、電弧在后、兩熱源軸線夾角15°的模式;焊縫熔深主要與激光功率、焊接電流、焊接速度有關(guān)。... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?３０４不銹鋼焊接熱裂紋現(xiàn)象??Ｆｉｇ．?１－２?Ｈｅａｔｉｎｇ?ｃｒａｃｋ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｉｎ?３０４?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｗｅｌｄｉｎｇ??

?第一章緒論???會發(fā)生共晶反應(yīng)，導(dǎo)致焊縫區(qū)和熱影響發(fā)生熱裂紋。防止措施：選擇恰當(dāng)?shù)暮附臃??法、保證合理的熱輸入量、盡可能選取低氫型焊絲等。??１＾１—??圖１－２?３０４不銹鋼焊接熱裂紋現(xiàn)象??Ｆｉｇ．?１－２?Ｈｅａｔｉｎｇ?ｃｒａｃｋ?ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｉｎ?３０４?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｗｅｌｄｉｎｇ??（２）焊接接頭的腐蝕缺陷主要包括晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂這兩種腐蝕缺陷??（見圖１－３所示）。前者的原因是：不銹鋼焊縫熱影響區(qū)在達(dá)到敏化溫度區(qū)域??（４５０？８５０°）并保持一定時間后，晶界容易析出Ｃｒ的碳化物從而形成貧鉻晶界，若??在氯化物或氟化物等介質(zhì)中工作時，會出現(xiàn)焊縫的晶間腐蝕和熱影響區(qū)的敏化區(qū)腐??蝕，因此，晶粒的鉻含量下降是發(fā)生晶間腐蝕的主要因素而后者的原因主要是焊??接產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力。防止措施：控制焊接電源的熱輸入，不銹鋼的熱輸入量一般規(guī)??定每毫米不得超過１．５ｋＪ；選用低碳不銹鋼焊接材料。??ｍｍ??（ａ）晶間腐蝕?（ｂ）應(yīng)力腐蝕開裂??圖１－３不銹鋼焊接接頭腐蝕缺陷??Ｆｉｇ．１－３?Ｈｅａｔｉｎｇ?Ｃｒａｃｋ?Ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ?ｉｎ?Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?Ｓｔｅｅｌ?Ｗｅｌｄｉｎｇ??（３）燒穿和焊接變形薄板不銹鋼的焊接由于自身約束度孝導(dǎo)熱系數(shù)孝線??膨脹系數(shù)大，當(dāng)焊接溫度變化較快時，產(chǎn)生的熱應(yīng)力大，很容易出現(xiàn)燒穿和焊接變形??等缺陷，這是薄板焊接需要注意的地方。防止措施：一是要嚴(yán)格控制線能量，譬如選??擇合適的焊接方法和工藝參數(shù)，從而提高金屬熔池的表面張力，阻止熔池金屬下流，??３??

合的這一概念，常見的激光電弧??復(fù)合焊接包括：激光－ＴＩＧ電弧復(fù)合焊接技術(shù)、激光－ＭＩＧ／ＭＡＧ電弧復(fù)合焊接技術(shù)、??激光－等離子復(fù)合焊接技術(shù)，其中激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接技術(shù)是最早研究的激光電弧復(fù)合??焊接形式，尤其適用于薄板的焊接【２１］。??激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接技術(shù)的研究主要包括兩個部分：激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接機(jī)理研究、??激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接工藝研究。??１．３．１激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接機(jī)理研究現(xiàn)狀??激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接是將兩種完全不同的熱源共同作用于同一位置的焊接方法，見??圖１－４所示。復(fù)合焊接過程中，激光作用在母材上會產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和高溫等離??子體，等離子體和金屬蒸汽會吸收、反射、折射激光的能量；電弧焊也伴隨著力、熱、??電、磁等各種效應(yīng)，而電弧等離子體中的粒子成分更加復(fù)雜，各粒子還存在解離、復(fù)??合、躍遷等現(xiàn)象，因此，電弧與激光共同作用的過程更加復(fù)雜，并且給研究也帶來更??大的難度［２２］。關(guān)于激光－ＴＩＧ復(fù)合焊接過程中的機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者對此做了深入的研究。??圖１－４激光電弧復(fù)合焊接技術(shù)示意圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ－ａｒｃ?ｈｙｂｒｉｄ?ｗｅｌｄｉｎｇ??Ｋｉｍ，?Ｔａｅｗｏｎ等人研究了激光對ＴＩＧ電弧等離子體和焊材金屬的影響，并分析了??鎂合金焊接過程中等離子體的光譜，結(jié)果表明，復(fù)合焊接過程中電弧等離子體的電子??溫度低于單獨ＴＩＧ焊接，而電子密度卻高于ＴＩＧ焊接［２３］；?Ｃｈｅｎ，?Ｍｉｎｇｈｕａ等人為研究??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]不銹鋼硫酸-硫酸銅晶間腐蝕試驗結(jié)果評判研究[J]. 黃海明.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2019(01)
[2]不銹鋼壓力容器焊縫錯邊量超標(biāo)風(fēng)險案例分析[J]. 強(qiáng)馨夢.  特種設(shè)備安全技術(shù). 2019(01)
[3]我國不銹鋼復(fù)合板材的制造技術(shù)及應(yīng)用[J]. 查春和,戴燕紅,楊梅梅.  軋鋼. 2018(06)
[4]深熔K-TIG焊接過程的聲信號采集及特征分析[J]. 梁斌,崔延鑫,石永華,崔書婉.  電焊機(jī). 2018(10)
[5]薄壁不銹鋼管用于建筑給排水的要點分析[J]. 劉云.  山西建筑. 2018(29)
[6]2020年和2025年我國不銹鋼產(chǎn)量預(yù)測分析[J]. 鹿寧.  冶金經(jīng)濟(jì)與管理. 2018(03)
[7]不銹鋼板貼面防護(hù)在某橡膠壩工程中的應(yīng)用[J]. 杜躍普.  河南水利與南水北調(diào). 2018(04)
[8]不銹鋼激光-MAG復(fù)合焊接頭微區(qū)性能研究[J]. 沈林,陳輝,徐力棟,車小莉.  材料科學(xué)與工藝. 2018(05)
[9]1.5 mm不銹鋼薄板縱縫激光熱導(dǎo)焊工藝研究[J]. 金誠,梅述文,胡佩佩,孫錫建,張登明,張小龍.  熱加工工藝. 2017(19)
[10]保護(hù)氣對304N不銹鋼K-TIG焊接頭組織性能的影響[J]. 柳陽,王秋平.  焊接. 2017(09)

博士論文
[1]低功率YAG激光+TIG復(fù)合熱源焊接技術(shù)研究[D]. 郝新鋒.大連理工大學(xué) 2010
[2]激光—電弧相互作用及激光-TIG復(fù)合焊接新工藝研究[D]. 吳世凱.北京工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]不銹鋼激光-TIG復(fù)合熱源雙絲焊接工藝研究[D]. 王保全.機(jī)械科學(xué)研究總院 2017
[2]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]. 王詩洋.機(jī)械科學(xué)研究總院 2015



本文編號：2939655