【摘要】：激光焊作為高能束的焊接方法,具有能量密度高、焊縫深寬比大、熱影響區(qū)窄、焊接效率高等特點(diǎn)。但激光填絲焊過程中影響焊縫成形的因素較多,材料的加熱、熔化及焊絲的熔入行為對焊縫的質(zhì)量有重要的影響,闡明不同參數(shù)條件下焊絲的熔入行為及焊縫的熔化成形規(guī)律對得到焊縫成形良好、無焊接缺陷的焊接接頭十分重要。本文針對8mm的SMA490BW耐候鋼,采用激光填絲焊方法進(jìn)行焊接,通過研究不同焊接工藝參數(shù)條件下熔滴的過渡形式、建立不同熔滴過渡行為下的物理受力模型,分析焊縫成形的影響因素,從而揭示了焊接過程中焊絲的熔入行為。通過焊接接頭不同部位的組織分析和力學(xué)性能測試,闡明了“焊接工藝—焊絲熔入行為—焊縫成形—接頭組織與性能”之間的相關(guān)性,從而為高速列車轉(zhuǎn)向架用耐候鋼激光填絲焊的應(yīng)用奠定理論和工藝基礎(chǔ)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在激光填絲焊中,熔滴過渡的主要形式是鋪展過渡、液橋過渡和大滴過渡。當(dāng)光絲交匯點(diǎn)高度為0mm時(shí),熔滴過渡為鋪展過渡,焊接過程中焊絲會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),影響焊接過程的穩(wěn)定性;當(dāng)光絲交匯點(diǎn)高度為1-2mm時(shí),熔滴的過渡形式從鋪展過渡轉(zhuǎn)變?yōu)橐簶蜻^渡,此時(shí)焊縫表面成形最好,焊接飛濺最少,焊接過程穩(wěn)定;隨著光絲交匯點(diǎn)高度的增加,熔滴過渡形式轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮芜^渡,焊接飛濺顯著增加,熔滴過渡頻率也是隨著光絲交匯點(diǎn)高度的增加而降低。熔滴的生長位置主要分為端面位置和切面位置,端面位置的熔滴會(huì)在焊接過程中間接提升光絲交匯點(diǎn)高度,導(dǎo)致熔滴過渡形式及頻率發(fā)生變化。通過不同熔滴過渡行為下的物理受力模型分析可知,在液橋過渡物理模型中,熔滴以受力平衡的狀態(tài)過渡至熔池。而在大滴過渡的物理模型中,熔滴最終以受力不平衡的狀態(tài)過渡至熔池,并在理想狀態(tài)下,合力和重力的和值與熔滴表面張力的差值會(huì)逐漸增加。通過對激光功率、焊接速度、送絲速度及離焦量對焊縫熔深、熔寬的影響研究發(fā)現(xiàn),激光功率對焊縫的焊縫幾何形狀參數(shù)有很大的影響,當(dāng)激光功率從4kW增加至5.5kW時(shí),焊縫熔深增加22%焊縫熔寬增加40.4%。隨離焦量從-10mm轉(zhuǎn)變?yōu)?0mm,焊縫的熔深及熔寬是呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,當(dāng)離焦量為-5mm焊縫的熔深及熔寬達(dá)到最大值分別為7.1mm和6mm,相對于離焦量為5mm時(shí),熔深增加26.8%熔寬增加11.1%。當(dāng)焊接速度從0.6m/min增加至0.96m/min,焊縫熔寬降低39.7%,焊縫的熔深變化趨勢不明顯。隨著送絲速度的增加,作用在工件上的熱量降低,當(dāng)送絲速度從1m/min增加至4m/min,焊縫熔深降低10%。8mmSMA490BW耐候鋼激光填絲焊的最佳工藝參數(shù)為:激光功率5.5kW,焊接速度0.72m/min,送絲速度1m/min,離焦量-5mm,光絲交匯點(diǎn)高度為1mm。SMA490BW耐候鋼激光填絲焊接頭在上半部組織相對于下半部區(qū)域組織較為粗大。焊縫整體的最高硬度位于上表層的熱影響區(qū),最高硬度為310HV,相比于激光自熔焊,激光填絲焊焊縫中心的硬度低于激光自熔焊焊縫中心硬度。激光填絲焊及激光自熔焊接頭拉伸試驗(yàn)斷裂位置都位于母材。在低溫沖擊性能對比中,激光填絲焊的沖擊韌性大于激光自熔焊。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2676014