本文關鍵詞：D406A超高強度鋼激光-TIG填絲焊接特性研究

  更多相關文章： D406A鋼 激光-TIG填絲焊 焊絲熔滴過渡 氣孔 裂紋 組織及性能

【摘要】：D406A超高強度鋼強度極高,韌性較好,主要用于固體火箭發(fā)動機殼體。該鋼種的焊接性較差,采用TIG焊時存在焊接熱輸入大、裂紋傾向大、變形大等問題。本文首次對D406A鋼的激光-TIG填絲焊接特性進行研究,針對其焊絲熔化過渡行為、焊接缺陷控制、組織及力學性能非均勻性等問題進行分析。研究激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡穩(wěn)定性。焊絲熔化過渡方式可分為三種:大滴狀過渡、顆粒過渡以及液橋過渡,其中液橋過渡穩(wěn)定性最好。焊絲熔化位置H與熔滴過渡方式直接相關,光絲間距、電弧電流、送絲速度及角度之間的匹配是影響焊絲熔化過渡方式的關鍵。采用較大的光絲間距、較小的送絲角度,更有利于焊絲熔化過渡的穩(wěn)定性。激光-TIG填絲焊的光絲間距適用范圍在-2mm~+6mm,其適應性比激光填絲焊顯著提高。進行焊縫成形控制。激光功率、送絲速度、焊接速度之間的匹配是影響焊縫成形及熔透的關鍵。焊接時容易出現(xiàn)咬邊、焊瘤、偏絲、粘鎢極、不連續(xù)等成形缺陷,焊絲熔化過渡決定焊縫成形,兩層焊比單層焊更有利于避免咬邊和焊瘤。分析焊接氣孔與裂紋。打底層和蓋面層均存在氣孔,分析氣孔特征和元素分布,判斷打底層為CO氣孔,填充層為工藝氣孔。增大激光功率、減小送絲速度、增大保護氣流量,能抑制冶金氣孔;采用較小的激光功率,能抑制工藝氣孔。裂紋出現(xiàn)在打底層。分析裂紋斷口特征,熱裂紋和冷裂紋混合出現(xiàn),熱裂紋沿晶斷裂,冷裂紋同時具有穿晶和沿晶斷裂,表現(xiàn)為河流狀花樣和冰糖狀特征。熱輸入過大會導致熱裂紋的產(chǎn)生,脆而硬的高碳馬氏體會導致冷裂紋的產(chǎn)生,熱裂紋對冷裂紋有誘發(fā)作用。降低焊接熱輸入,減小焊縫熔合比,能抑制裂紋缺陷。小熱輸入有利于細化晶粒,焊縫晶粒平均尺寸為10.4μm。分析接頭組織與性能。接頭宏觀尺寸及微觀組織均具有非均勻性。電弧區(qū)焊縫熔寬是激光區(qū)的3.9倍。接頭微觀組織為尺寸不均勻的馬氏體,回火區(qū)存在回火屈氏體。板條馬氏體內部亞結構為高密度的位錯,大熱輸入時,存在片狀馬氏體,其亞結構同時存在孿晶和位錯。母材硬度最低,熱影響區(qū)硬度最高,回火區(qū)存在軟化,其硬度為母材的90%。拉伸試樣斷裂在回火區(qū),抗拉強度為母材的93%。焊后熱處理得到回火馬氏體,電弧區(qū)焊縫硬度最低;接頭抗拉強度為母材的98%,延伸率為7.3%,為韌性斷裂。
【關鍵詞】：D406A鋼 激光-TIG填絲焊 焊絲熔滴過渡 氣孔 裂紋 組織及性能
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9
• 1.2 D406A超高強度鋼的焊接性9-10
• 1.3 超高強度鋼焊接研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 超高強度鋼TIG焊10-11
• 1.3.2 超高強度鋼電子束焊11-12
• 1.3.3 超高強度鋼激光焊12-14
• 1.3.4 超高強度鋼電阻點焊14-15
• 1.4 激光-TIG復合焊接研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4.1 激光-TIG復合焊接工藝研究15-17
• 1.4.2 激光-TIG復合焊接機理研究17-20
• 1.5 課題的主要研究內容20-21
• 第2章 試驗條件及方法21-27
• 2.1 試驗材料21-22
• 2.2 試驗方法及設備22-24
• 2.2.1 焊接方法及設備22-23
• 2.2.2 高速攝像方法及設備23
• 2.2.3 焊后熱處理工藝及設備23-24
• 2.3 焊接缺陷分析方法24
• 2.3.1 氣孔缺陷分析方法24
• 2.3.2 裂紋缺陷分析方法24
• 2.4 組織結構分析方法24-25
• 2.4.1 金相試樣的制備及觀察24-25
• 2.4.2 TEM試樣的制備及觀察25
• 2.4.3 EBSD試樣的制備及觀察25
• 2.5 力學性能分析方法25-27
• 2.5.1 顯微硬度分析方法25
• 2.5.2 拉伸性能分析方法25-26
• 2.5.3 沖擊性能分析方法26-27
• 第3章 激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡穩(wěn)定性及焊縫成形控制27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡行為的表征參數(shù)27-28
• 3.2.1 光絲間距、送絲角度及熱源間距27
• 3.2.2 焊絲熔化位置27-28
• 3.3 激光-TIG填絲焊焊絲熔化受熱及受力分析28-29
• 3.3.1 焊絲熔化受熱分析28
• 3.3.2 焊絲熔化受力分析28-29
• 3.4 激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡的三種方式29-32
• 3.4.1 大滴狀過渡29-30
• 3.4.2 顆粒過渡30-31
• 3.4.3 液橋過渡31-32
• 3.5 激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡穩(wěn)定性32-38
• 3.5.1 光絲間距的影響32-33
• 3.5.2 電弧電流的影響33-34
• 3.5.3 送絲速度的影響34-35
• 3.5.4 送絲角度的影響35-36
• 3.5.5 其它因素的影響36-37
• 3.5.6 熔滴穩(wěn)定過渡的工藝窗37-38
• 3.6 激光-TIG填絲焊焊縫成形控制38-41
• 3.6.1 焊縫成形缺陷控制38-40
• 3.6.2 打底層成形控制40-41
• 3.6.3 蓋面層成形控制41
• 3.7 本章小結41-43
• 第4章 超高強度鋼激光-TIG填絲焊氣孔和裂紋缺陷分析及抑制43-62
• 4.1 引言43
• 4.2 氣孔的產(chǎn)生及分布特征43-44
• 4.3 氣孔的類型及形成原因44-47
• 4.3.1 打底焊氣孔類型及形成原因44-46
• 4.3.2 蓋面焊氣孔類型及形成原因46-47
• 4.4 氣孔的抑制47-52
• 4.4.1 冶金氣孔的抑制47-51
• 4.4.2 工藝氣孔的抑制51-52
• 4.5 裂紋的產(chǎn)生及分布特征52-54
• 4.6 裂紋的類型及形成原因54-57
• 4.6.1 弧坑處裂紋54-55
• 4.6.2 焊縫中心裂紋55-56
• 4.6.3 熔合線附近裂紋56-57
• 4.7 裂紋的抑制57-58
• 4.8 焊縫組織EBSD分析58-60
• 4.8.1 晶粒尺寸分析59
• 4.8.2 晶界角度分析59-60
• 4.9 本章小結60-62
• 第5章 超高強度鋼激光-TIG填絲焊接接頭組織與性能分析62-78
• 5.1 引言62
• 5.2 接頭宏觀尺寸的非均勻性62-63
• 5.2.1 焊縫尺寸非均勻性63
• 5.2.2 熱影響區(qū)尺寸非均勻性63
• 5.3 接頭微觀組織結構非均勻性63-68
• 5.3.1 熱影響區(qū)微觀組織63-66
• 5.3.3 焊縫微觀組織66-68
• 5.4 接頭力學性能分析68-72
• 5.4.1 顯微硬度69-70
• 5.4.2 拉伸性能70-71
• 5.4.3 沖擊性能71-72
• 5.5 焊后熱處理對接頭組織性能的影響72-76
• 5.5.1 焊后熱處理對接頭組織的影響72-74
• 5.5.2 焊后熱處理對接頭力學性能的影響74-76
• 5.6 本章小結76-78
• 結論78-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 廖向宇;彭國成;易全旺;;淺析超高強度鋼的焊接工藝[J];焊接;2006年07期

2 尹燕;曾智;他進國;王占沖;張瑞華;;光纖激光-TIG復合焊接316不銹鋼板研究[J];應用激光;2014年01期

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本文編號：787916