本文關(guān)鍵詞：鐵白銅及其異種金屬的激光焊接與性能研究

  更多相關(guān)文章： BFe30-1-1 異種材料 激光焊 正交試驗(yàn) 接頭性能

【摘要】：BFe30-1-1具有優(yōu)良的耐蝕性,其作為海洋工程重要材料,往往涉及到與異種材料的焊接。本論文采用美國(guó)IPG光纖激光器及ABB六軸焊接機(jī)器人,選用BFe30-1-1與Q235、304L不銹鋼激光焊接工藝做了研究,并用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)及顯微硬度儀分別對(duì)焊接接頭的微觀組織、拉伸斷口、抗拉強(qiáng)度和硬度進(jìn)行測(cè)試和分析。選取激光功率、焊接速度和離焦量三個(gè)因素,用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)BFe30-1-1激光焊接試驗(yàn),激光功率的水平分別取1.5KW、1.8KW、2.1KW,焊接速度的水平分別取25mm/s、30mm/s、35mm/s,離焦量的水平分別取1mm、0mm、-1mm。在所選因素水平范圍內(nèi),激光功率對(duì)焊接接頭抗拉強(qiáng)度影響最大,而焊接速度和離焦量影響不明顯。焊接工藝參數(shù)不同,焊縫中心組織都為樹(shù)枝晶和等軸晶α固溶體,熔合區(qū)為柱狀晶。焊接接頭斷裂方式為韌性斷裂,斷裂位置位于熔合線。焊接接頭的硬度較母材略有下降。激光功率2.1KW、焊接速度30mm/s、離焦量1mm為最佳工藝參數(shù),此時(shí)焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為308MPa。在激光功率1.5KW,焊接速度23mm/s,離焦量-1mm時(shí),設(shè)計(jì)激光束偏銅側(cè)、置中及偏鋼側(cè),且進(jìn)行添加2組鎳片的BFe30-1-1與Q235激光焊接試驗(yàn)。焊縫Fe含量遠(yuǎn)高于Cu和Ni時(shí),焊縫出現(xiàn)裂紋,接頭強(qiáng)度為345MPa且斷裂方式為脆性斷裂。當(dāng)Fe含量低于Cu和Ni及三者含量基本相近時(shí),焊縫未出現(xiàn)裂紋,接頭強(qiáng)度為385MPa且斷裂方式為韌性斷裂。添加鎳片的焊縫Ni含量較高,焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋,接頭斷裂在Q235鋼一側(cè),接頭抗拉強(qiáng)度超過(guò)400MPa。焊縫組織主要是(γFe,Ni)及Cu-Ni固溶體。焊縫硬度高于兩側(cè)母材。選取激光功率、焊接速度和離焦量三個(gè)因素,用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)BFe30-1-1與304L不銹鋼的激光焊接試驗(yàn),激光功率的水平分別取1.4KW、1.5KW、1.6KW,焊接速度的水平分別取20mm/s、22mm/s、24mm/s,離焦量的水平分別取-2mm、-1mm、0mm。在所選因素水平范圍內(nèi),激光功率、焊接速度和離焦量對(duì)焊接接頭抗拉強(qiáng)度影響都不明顯。焊縫組織主要是γ組織和Cu-Ni單相固溶體。焊縫硬度高于銅母材硬度但低于304不銹鋼。激光功率1.5KW,焊接速度22mm/s,離焦量0mm時(shí),焊接接頭抗拉強(qiáng)度為375MPa,焊縫中Fe元素含量較高且出現(xiàn)較多的熱裂紋,接頭的斷裂方式為脆性斷裂。其他焊接工藝參數(shù)下的焊接接頭斷裂方式為韌性斷裂,斷裂位置位于銅側(cè)熔合線。
【關(guān)鍵詞】：BFe30-1-1 異種材料 激光焊 正交試驗(yàn) 接頭性能
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 項(xiàng)目背景14
• 1.2 銅鋼異種材料連接技術(shù)的現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 異種材料的焊接方法14-15
• 1.2.2 Cu/Fe激光焊接性分析15-16
• 1.2.3 銅-鋼異種金屬焊接發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3 激光焊接綜述17-21
• 1.3.1 激光加工技術(shù)的興起17-18
• 1.3.2 激光焊原理及特點(diǎn)18-19
• 1.3.3 激光焊接的分類(lèi)19-20
• 1.3.4 激光焊工藝參數(shù)20-21
• 1.4 激光焊接在異種材料焊接中的發(fā)展現(xiàn)狀21-22
• 1.5 銅鋼激光焊接的發(fā)展現(xiàn)狀22-23
• 1.6 本文研究?jī)?nèi)容23-24
• 第2章 試驗(yàn)設(shè)備材料及研究方法24-29
• 2.1 試驗(yàn)材料24
• 2.2 試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備24-27
• 2.2.1 激光焊接設(shè)備24-25
• 2.2.2 激光焊接試驗(yàn)夾具25-26
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡26
• 2.2.4 能量色散譜儀26-27
• 2.3 性能測(cè)試27-29
• 2.3.1 拉伸試驗(yàn)27
• 2.3.2 焊縫形貌及組織觀察27
• 2.3.3 硬度試驗(yàn)27-28
• 2.3.4 焊接試樣斷口掃描電鏡試驗(yàn)28
• 2.3.5 焊縫EDS元素分析試驗(yàn)28-29
• 第3章 BFe3011 激光焊接工藝及接頭性能29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 基于正交試驗(yàn)的BFe3011 激光焊接試驗(yàn)29-36
• 3.2.1 BFe3011 激光焊接試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)29
• 3.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)的選取29
• 3.2.3 試驗(yàn)因素的確定29-30
• 3.2.4 試驗(yàn)因素水平的確定30
• 3.2.5 正交表的確定30-31
• 3.2.6 數(shù)據(jù)分析31-35
• 3.2.7 正數(shù)據(jù)分析結(jié)論35-36
• 3.3 BFe3011 激光焊焊接接頭性能的研究36-44
• 3.3.1 焊接試樣宏觀形貌分析36
• 3.3.2 焊縫微觀形貌分析36-37
• 3.3.3 焊接接頭顯微組織分析37-41
• 3.3.4 BFe3011 激光焊焊接接頭拉伸斷口分析41-43
• 3.3.5 BFe3011 激光焊焊接接頭硬度43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 BFe3011 與Q235鋼激光焊接工藝及接頭性能45-72
• 4.1 引言45
• 4.2 BFe3011 與Q235鋼激光焊接工藝設(shè)計(jì)45-47
• 4.3 BFe3011 與Q235鋼激光焊接組織性能分析47-70
• 4.3.1 焊接試樣宏觀形貌分析47-48
• 4.3.2 焊縫中Cu、Ni和Fe的含量48-63
• 4.3.3 焊縫顯微組織63-66
• 4.3.4 焊接接頭拉伸性能及拉伸試樣斷口形貌66-69
• 4.3.5 焊接接頭硬度分析69
• 4.3.6 焊接接頭缺陷分析69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第5章 BFe3011 與304不銹鋼激光焊接工藝及接頭性能72-87
• 5.1 引言72
• 5.2 基于正交試驗(yàn)的BFe3011 與304不銹鋼激光焊接試驗(yàn)72-78
• 5.2.1 BFe3011 與304不銹鋼激光焊接試驗(yàn)工藝參數(shù)72-73
• 5.2.2 數(shù)據(jù)分析73-77
• 5.2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論77-78
• 5.3 BFe3011 與304不銹鋼激光焊接接頭性能研究78-86
• 5.3.1 焊縫中元素的分布及含量78-83
• 5.3.2 焊接接頭顯微組織分析83-84
• 5.3.3 焊接接頭拉伸斷口分析84-85
• 5.3.4 接接頭硬度分析85-86
• 5.4 本章小結(jié)86-87
• 結(jié)論87-88
• 參考文獻(xiàn)88-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-94
• 致謝94-95
• 詳細(xì)摘要95-98

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本文編號(hào)：736201