【摘要】：本文以8mm厚高氮鋼為研究對(duì)象,采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、X射線探傷儀以及X射線應(yīng)力測(cè)試儀等設(shè)備,通過(guò)單因素試驗(yàn)優(yōu)化方法以平板堆焊形式研究了激光功率、焊接速度、離焦量以及保護(hù)氣體變化對(duì)焊縫成形、焊縫組織和顯微硬度、焊縫氣孔率以及焊接應(yīng)力的影響規(guī)律,獲得一組最優(yōu)參數(shù)組合。研究表明:隨著激光功率的增大,焊縫表面成形質(zhì)量下降,截面束腰顯著,焊縫熔深、焊縫平均硬度及焊縫氣孔率均增大,焊縫束腰上側(cè)區(qū)域Cr、Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,且鐵素體的數(shù)量增多。隨著焊接速度的增大,焊縫表面成形質(zhì)量降低,截面束腰不顯著,焊縫熔深、熔寬均減小,焊縫平均硬度增大,焊縫氣孔率先增后減,焊縫束腰上側(cè)區(qū)域Cr、Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,且鐵素體晶粒細(xì)化。離焦量為負(fù)時(shí),焊縫熔深較大,焊縫截面束腰顯著,焊縫平均硬度較高,焊縫氣孔率較低;離焦量為-3mm時(shí)焊縫表面成形優(yōu)良;離焦量為-1mm時(shí)焊縫中析出物較多;正離焦量小于+5mm時(shí)焊縫組織晶粒粗大。保護(hù)氣體為60%He+40%Ar時(shí),焊縫表面成形優(yōu)良,截面束腰不顯著,熔深最大,氣孔率最低;保護(hù)氣體中含N_2時(shí)氣孔率較高,隨著He體積分?jǐn)?shù)的增大,焊縫平均硬度增大;保護(hù)氣體不含N_2時(shí),Cr、Mn元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高鐵素體數(shù)量多且均勻分布。利用SYSWELD焊接仿真軟件對(duì)高氮鋼激光焊接進(jìn)行了溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬,獲得了熔池形貌、熔合區(qū)溫度循環(huán)曲線以及接頭殘余應(yīng)力分布規(guī)律,與實(shí)測(cè)結(jié)果相比,二者吻合程度較好。對(duì)焊縫殘余應(yīng)力的研究分析表明,焊縫中的殘余應(yīng)力與激光功率呈正相關(guān),與焊接速度呈負(fù)相關(guān),離焦量的絕對(duì)值越大,焊縫中殘余應(yīng)力越大。通過(guò)對(duì)激光功率、焊接速度、離焦量和保護(hù)氣體等工藝參數(shù)的優(yōu)化及有限元仿真分析獲得最優(yōu)工藝參數(shù)為:激光功率3.0kW,焊接速度0.9m/min,離焦量-3mm,保護(hù)氣體為60%He+40%Ar。
【圖文】：

原理多方面逐漸替代了傳統(tǒng)焊接技術(shù)，其具地位。激光焊接按照激光與工件材料相激光深熔焊接。如圖 1.1 所示，，從圖可知，熱傳導(dǎo)激光焊2。激光入射到工件表面，由工件表層導(dǎo)的方式將能量由薄層向工件內(nèi)部擴(kuò)明顯氣化現(xiàn)象。因以熱傳導(dǎo)方式傳遞到寬比小。

圖 1.1 熱傳導(dǎo)激光焊接原理圖理如圖 1.2 所示，從圖可知，激光深熔焊接的光照射到加工工件表面，使受熱區(qū)域快速由固，熔池中形成激光小孔，在熔融金屬表面張力作用下，實(shí)現(xiàn)“小孔效應(yīng)”的激光深熔焊，寬比大。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG456.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2611535