本文關(guān)鍵詞：中部槽激光-MAG復(fù)合打底焊接與雙絲MAG填充焊接工藝研究

  更多相關(guān)文章： 中部槽 激光-MAG電弧復(fù)合焊接 打底焊接 雙絲MAG 填充及蓋面焊接

【摘要】：煤礦與金屬開(kāi)采所需的綜采刮板輸送機(jī)是我國(guó)重點(diǎn)研制開(kāi)發(fā)的十大領(lǐng)域之一,中部槽作為刮板輸送機(jī)最主要的焊接結(jié)構(gòu)件,其焊接質(zhì)量及使用壽命關(guān)系到整套設(shè)備的運(yùn)行。目前,中部槽焊接主要以傳統(tǒng)MAG手工焊接方法為主,手工電弧焊存在焊接效率低、焊接過(guò)程難以控制及工藝適應(yīng)性差等技術(shù)難點(diǎn)。本文以45mm厚中部槽中板NM400與鑄造槽幫ZG30Si Mn異種鋼的焊接為研究對(duì)象,開(kāi)展了激光-MAG復(fù)合焊接熱源打底焊及雙絲MAG焊接熱源填充及蓋面焊接工藝研究,重點(diǎn)針對(duì)打底焊中出現(xiàn)的未焊透、冷裂紋及熱裂紋等問(wèn)題進(jìn)行研究,并分析了熱輸入、坡口形式及焊接材料匹配對(duì)接頭組織及常規(guī)力學(xué)性能的影響,以焊縫成形質(zhì)量及接頭顯微組織、顯微硬度、拉伸強(qiáng)度和沖擊吸收功作為評(píng)價(jià)指標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)了大型刮板輸送機(jī)中部槽自動(dòng)化焊接。研究了激光功率、離焦量、擺動(dòng)幅度及擺動(dòng)頻率等基礎(chǔ)工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律,并分析了激光-MAG復(fù)合焊接熱源在中部槽打底焊接中的優(yōu)勢(shì),獲得了中部槽焊接的最佳工藝參數(shù)范圍。結(jié)果表明,對(duì)于不同坡口形式,在保證熔透性的前提下,選用小激光功率、正離焦及熱源適當(dāng)擺動(dòng)可以有效地抑制焊接氣孔及未熔合等缺陷,而且激光-MAG復(fù)合焊接工藝具有良好的工藝適應(yīng)能力,分別在焊接間隙為0~2mm、錯(cuò)邊量為0~2mm、鈍邊尺寸為2~6mm范圍內(nèi)的模擬工況下實(shí)現(xiàn)了打底焊接良好的單面焊雙面成形。采用雙絲MAG焊接方法進(jìn)行填充及蓋面焊接時(shí),電弧適當(dāng)擺動(dòng),擺動(dòng)頻率為20Hz,擺動(dòng)幅度為1~2mm,可有效抑制未熔合、夾渣等焊接缺陷。獲得了抑制中部槽打底焊接冷裂紋的有效措施,即采用激光-MAG復(fù)合焊接方法結(jié)合焊前預(yù)熱,通過(guò)直Y型坡口冷裂紋敏感性試驗(yàn),提出ER69-G和ER50-6兩種焊接材料所需的臨界預(yù)熱溫度分別為100℃和70℃,低強(qiáng)匹配焊接時(shí),焊接材料強(qiáng)度級(jí)別越低,預(yù)熱溫度越低;反之則越高。對(duì)于中部槽打底焊接熱裂紋,采用激光-MAG電弧復(fù)合焊接方法,通過(guò)宏觀及微觀形貌觀察、掃描斷口形貌及能譜成分等分析手段確定為結(jié)晶裂紋,分析了焊縫化學(xué)成分及焊接坡口形式對(duì)結(jié)晶裂紋的影響,通過(guò)降低母材稀釋率及改變接頭形狀等方法來(lái)抑制結(jié)晶裂紋。在獲得了良好的焊縫成形的焊接工藝研究基礎(chǔ)上,分別探討了熱輸入、坡口形式及焊接材料匹配對(duì)接頭顯微組織及硬度、拉伸、沖擊等力學(xué)性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),熱輸入增加,焊縫組織由馬氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變,接頭強(qiáng)度顯著下降,熱輸入為10~15k J/cm時(shí),馬氏體和貝氏體呈板條狀交錯(cuò)分布,接頭綜合力學(xué)性能最好;雙U型和雙半U(xiǎn)型坡口的接頭根部力學(xué)性能優(yōu)于雙V型坡口,三種坡口的接頭上部力學(xué)性能相近,對(duì)于整個(gè)焊接接頭,雙U型和雙半U(xiǎn)型坡口更佳;對(duì)比不同焊接材料匹配方式,得出低強(qiáng)(ER50-6)打底、高強(qiáng)(ER69-G)填充及蓋面的階梯式焊絲匹配方式,既能保證接頭根部焊接質(zhì)量又能獲得良好的接頭綜合力學(xué)性能,并降低了預(yù)熱溫度。
【關(guān)鍵詞】：中部槽 激光-MAG電弧復(fù)合焊接 打底焊接 雙絲MAG 填充及蓋面焊接
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG456
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第一章 引言15-30
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 中部槽研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 中部槽材料16-17
• 1.2.2 中部槽焊接結(jié)構(gòu)17-18
• 1.2.3 中部槽焊接方法18-19
• 1.2.4 中部槽焊接工藝19-20
• 1.3 中部槽焊接缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防20-26
• 1.3.1 焊接冷裂紋21-23
• 1.3.2 焊接熱裂紋23-25
• 1.3.3 其它焊接缺陷25-26
• 1.4 激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)26-29
• 1.4.1 激光-電弧復(fù)合焊接熱源的特點(diǎn)26-28
• 1.4.2 激光-電弧復(fù)合焊接方法的應(yīng)用28-29
• 1.5 試驗(yàn)內(nèi)容29-30
• 第二章 試驗(yàn)條件和試驗(yàn)方法30-36
• 2.1 試驗(yàn)條件30-33
• 2.1.1 母材及焊接材料30-31
• 2.1.2 焊接結(jié)構(gòu)31
• 2.1.3 試驗(yàn)設(shè)備31-32
• 2.1.4 焊接方法32
• 2.1.5 直Y型坡口冷裂紋敏感性試驗(yàn)32-33
• 2.2 焊接接頭宏觀缺陷及微觀組織分析方法33
• 2.2.1 X射線無(wú)損探傷試驗(yàn)方法33
• 2.2.2 金相顯微組織分析方法33
• 2.2.3 斷口掃描及能譜分析方法33
• 2.3 焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)方法33-36
• 2.3.1 接頭拉伸性能試驗(yàn)33-34
• 2.3.2 接頭沖擊性能試驗(yàn)34
• 2.3.3 接頭顯微硬度測(cè)試34-35
• 2.3.4 裂紋擴(kuò)展特征及沖擊斷口形貌分析35-36
• 第三章 中部槽焊接基礎(chǔ)工藝研究36-49
• 3.1 復(fù)合焊接熱源打底焊接試驗(yàn)36-45
• 3.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備36-37
• 3.1.2 復(fù)合焊接工藝參數(shù)相關(guān)性試驗(yàn)37-40
• 3.1.3 中部槽打底焊接熔透性試驗(yàn)40-43
• 3.1.4 打底焊接工藝的工藝適應(yīng)性43-45
• 3.2 雙絲MAG填充及蓋面焊接工藝試驗(yàn)45-48
• 3.2.1 雙V型坡口填充及蓋面焊接工藝45-46
• 3.2.2 雙U型坡口填充及蓋面焊接工藝46-47
• 3.2.3 雙半U(xiǎn)型坡口填充及蓋面焊焊接工藝47-48
• 3.3 本章總結(jié)48-49
• 第四章 中部槽打底焊接裂紋分析49-64
• 4.1 焊接冷裂紋49-52
• 4.1.1 母材的冷裂紋敏感性49-50
• 4.1.2 直Y型坡口冷裂紋敏感性試驗(yàn)50-52
• 4.2 焊接熱裂紋52-62
• 4.2.1 母材熱裂紋敏感性52-53
• 4.2.2 焊接熱裂紋的試驗(yàn)分析53-54
• 4.2.3 結(jié)晶裂紋的確定過(guò)程54-55
• 4.2.4 結(jié)晶裂紋產(chǎn)生的原因分析55-58
• 4.2.5 結(jié)晶裂紋的解決措施58-62
• 4.3 打底焊最佳焊接工藝窗口62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 中部槽焊接接頭組織及力學(xué)性能研究64-77
• 5.1 焊接熱輸入64-70
• 5.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)64-65
• 5.1.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析65-69
• 5.1.3 小結(jié)69-70
• 5.2 焊接坡口形式70-72
• 5.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)70
• 5.2.2 焊接坡口對(duì)宏觀裂紋的影響70-71
• 5.2.3 焊接坡口對(duì)接頭力學(xué)性能的影響71-72
• 5.2.4 小結(jié)72
• 5.3 焊接材料匹配72-74
• 5.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)72
• 5.3.2 焊接材料匹配對(duì)宏觀裂紋的影響72-73
• 5.3.3 焊接材料匹配對(duì)接頭性能的影響73-74
• 5.3.4 小結(jié)74
• 5.4 沖擊斷口分析74-76
• 5.4.1 不同缺口位置的沖擊斷口形貌75-76
• 5.4.2 不同熱輸入的沖擊斷口形貌76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-83
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況83

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1 梁曉梅;中部槽激光-MAG復(fù)合打底焊接與雙絲MAG填充焊接工藝研究[D];機(jī)械科學(xué)研究總院;2015年

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本文編號(hào)：1011052