隨著載運(yùn)工具向輕量化、綠色化、高可靠性發(fā)展,新型激光填粉焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于連接載運(yùn)工具機(jī)身及其零部件。本文以載運(yùn)工具中常用的304不銹鋼為焊接母材,通過激光填粉焊接工藝制備Fe-Mn-Si記憶合金焊縫,并對(duì)其力學(xué)行為進(jìn)行了研究。揭示了Fe-Mn-Si記憶合金焊縫力學(xué)性能的改善機(jī)理,系統(tǒng)分析了焊縫的組織性能和力學(xué)性能,并進(jìn)行了激光填粉焊接溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬。由激光填粉焊接單因素試驗(yàn)可知,隨著激光線能量（激光功率/焊接速度）的增加,焊縫熔寬和Mn、Si親氧性元素的燒損率增大。但當(dāng)激光線能量過高時(shí),粗大的焊縫晶粒將降低焊縫顯微硬度和抗拉強(qiáng)度。同時(shí)過快的焊接速度會(huì)削弱焊接母材與粉末冶金結(jié)合強(qiáng)度,亦降低試樣抗拉強(qiáng)度。通過正交試驗(yàn),得到激光填粉焊接最優(yōu)的工藝參數(shù)組合為激光功率2700 W、焊接速度160mm/min、離焦量+5 mm。該工藝條件下,焊縫成形質(zhì)量好,焊縫區(qū)域與母材過渡平滑,無明顯的余高,焊縫邊緣到中心的組織依次為平面晶、胞狀晶、樹枝晶和等軸晶組織。根據(jù)有限制混料均勻設(shè)計(jì)方法,利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行Fe-Mn-Si記憶合金焊縫成分設(shè)計(jì)。得到Fe/Mn/Si/Cr/Ni混合粉末... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．丨焊接母材的坡口尺寸??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ?ｏｆ?ｗｅｌｄｉｎｇ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??－１５－??

制成Ｆｅ／Ｍｎ／Ｓｉ／Ｃｒ／Ｎｉ混合粉末，球料比為１０：?１，球磨時(shí)間為４ｈ，轉(zhuǎn)速為２５０ｒ／ｍｉｎ；??３）采用真空干燥箱去除粉末中水分，以防止焊縫夾雜氣孔，干燥條件為１２０?°Ｃ?ｘ?２?ｈ。??由于國內(nèi)外研究者常采用與母材質(zhì)量分?jǐn)?shù)一致的材料作為添加粉末，故本文對(duì)比材料采??用３０４不銹鋼質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的粉末，對(duì)比研究和３０４不銹鋼焊縫接頭和Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ記憶??合金焊縫焊接接頭的力學(xué)性能。經(jīng)過相同的球磨工藝，由場發(fā)射掃描顯微鏡（ＳＥＭ）觀??察得到球磨處理后的試驗(yàn)粉末和對(duì)比粉末如圖２．２所示。??ｍｍ??（ａ）?Ｆｅ／Ｍｎ／Ｓｉ／Ｃｒ／Ｎｉ?ｍｉｘｅｄ?ｐｏｗｄｅｒ?（ｂ）?３０４?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｐｏｗｄｅｒ??圖２．２添加粉末的ＳＥＭ圖像??Ｆｉｇ．?２．２?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｆｉｌｌｉｎｇ?ｐｏｗｄｅｒ??激光填粉焊接試驗(yàn)中，激光成套加工系統(tǒng)為ＤＬ－ＬＰＭ－Ｖ型５?ＫＷ的Ｃ０２激光加工??系統(tǒng)，如圖２．３所示。ＤＬ－ＬＰＭ－Ｖ型激光器的主要參數(shù)如表２．２所示。??表２．２激光器主要參數(shù)??Ｔａｂ．?２．２?Ｍａｉｎ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｌａｓｅｒ?ｄｅｖｉｃｅ??Ｉｔｅｍ?Ｐａｒａｍｅｔｅｒ??Ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ?ＤＬ－ＬＰＭ－Ｖ??Ｍａｘｉｍｕｍ?ｌａｓｅｒ?ｐｏｗｅｒ?５?ＫＷ??Ｌａｓｅｒ?ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?１０．６?ｊｉｍ??Ｆｏｃａｌ?ｌｅｎｇｔｈ?３００?ｍｍ??Ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ｐｏｗｅｒ?±３％??Ｔｙｐｅ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?Ｌｏｗ?ｏｒｄｅｒ?ｍｏｄｅ??－１６－??

抽至真空狀態(tài)；２）充入特定比例的??Ｃ０２?（產(chǎn)生激光輻射的氣體）、Ｎ２、Ａｒ?（輔助性氣體）；３）當(dāng)激光器箱體達(dá)到額定氣壓時(shí)，??激光晶格高壓直流電激勵(lì)工作氣體產(chǎn)生；４）利用風(fēng)壓使激光橫向流動(dòng)，形成持續(xù)恒定??的輝光放電；５）激光經(jīng)過光路系統(tǒng)傳遞到工作臺(tái)加工試件。??Ｂ?ｒ??〇ｐｔｌｃａｉｓｙｓｔｅｍ?＇??漢陽大釔激光電ｔ設(shè)備ＫＷ?Ｉ??．（?ａ?—??１＇?ｍｍ?＾??＇?Ｃ?ｆ?Ｗａｔｅｒ?ｃｈｉｌｌｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?Ｊ??＾?Ｉ??ｃｏｎｔｒｏｌ?方??圖２．３?Ｃ０２激光加工系統(tǒng)??Ｆｉｇ．?２．３?Ｃ〇２?ｌａｓｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??２．２激光填粉焊接的工藝參數(shù)分析及優(yōu)化??２．２．１激光填粉焊接的工藝參數(shù)分析??激光填粉焊接工藝對(duì)焊接接頭性能的影響顯著，其中主要的焊接工藝包括：焊接速??度Ｖ、激光功率Ｐ和離焦量／｜１８１。為研究激光填粉焊接中各因素單獨(dú)對(duì)焊接接頭性能的??影響規(guī)律，本文根據(jù)前期經(jīng)驗(yàn)，建立激光填粉焊接單因素試驗(yàn)的工藝參數(shù)如表２．４所示。??其中，試驗(yàn)組１＃？５＃，?６＃？１０＃，?１１＃？］５＃分別為焊接速度ｖ、激光功率Ｐ和離焦量／??三個(gè)工藝參數(shù)的單因素試驗(yàn)。??（１）焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫形貌的影響??激光填粉焊接后，采用數(shù)控電火花線切割機(jī)沿焊縫中心對(duì)稱加工成長ｘ寬為２０??ｍｍ?ｘ?３?ｍｍ，高度為焊縫厚度的金屬塊。將試樣放入酒精溶液中用超聲波振動(dòng)儀清洗１０??ｍｉｎ。為便于水磨、拋光及組織觀察，并避免高溫高壓環(huán)境影響Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ記憶合金焊縫??組織，本試驗(yàn)的金相試樣通過冷鑲法制備。步驟如下：使用冷鑲模具固定試樣，按照２：??－１７－??

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