高強(qiáng)鋼厚板激光填絲多層焊特性研究.pdf

1、本文以10mm和16mm厚921高強(qiáng)鋼為材料，進(jìn)行了激光填絲多層焊的焊接工藝試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了適合于厚板雙光束填絲多層焊的窄間隙坡口形式，保證了厚板激光填絲焊的單道多層焊與低變形工藝要求，并一定程度上提高了絲與光對中性。針對高強(qiáng)鋼多層焊易出現(xiàn)的氣孔、未熔合、束腰寬度小等缺陷，分別進(jìn)行了單光束、雙光束填絲焊，層間保溫、雙光束熱絲焊等方法的焊接工藝研究，確定了優(yōu)化焊接工藝范圍，并深入分析了焊接線能量，焊絲偏移量，坡口間隙量，能量吸收率，層間保

2、溫和熱絲焊等方面對焊縫熔合質(zhì)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，雙光束填絲焊接對焊接過程和送絲穩(wěn)定性具有更大的適應(yīng)性，克服了高強(qiáng)鋼單激光焊成形差，焊接過程不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，可以獲得良好的焊接結(jié)果。
　　采用串行排布的雙光束焊接延長了液態(tài)熔池持續(xù)時(shí)間，通過合理調(diào)整激光能量分布，使得焊接過程更加穩(wěn)定，從而抑制了咬邊缺陷，減少了未熔合缺陷，但焊縫層間過渡區(qū)束腰寬度較小，側(cè)壁熔合狀況不如并行排布雙光束焊接效果好。采用120～200℃的層間保溫措施，可有效

3、抑制焊縫內(nèi)部氣孔尺寸和數(shù)量，焊縫層間過渡均勻，側(cè)壁熔合效果更好。雙光束焊接過程中輔助熱絲工藝可以增大焊絲熔化效率和熔敷速率，提高激光能量利用率，改善熔合質(zhì)量，基本上消除未熔合缺陷。
　　接頭拉伸強(qiáng)度較高，一般為母材95％左右。接頭主要斷裂在焊縫和熔合線附近，母材側(cè)壁與焊縫層間產(chǎn)生的未熔合缺陷對焊縫整體力學(xué)性能影響并不很大；當(dāng)焊縫中無未熔合或缺陷較小時(shí)，拉伸試樣大多斷在母材。焊縫斷口呈現(xiàn)為韌窩型剪切斷裂。
　　利用掃描電子顯微

4、鏡和能譜分析(EDS)對焊縫斷口進(jìn)行成分分析，研究焊接接頭的焊接缺陷及斷裂機(jī)制。研究結(jié)果認(rèn)為，未熔合缺陷由一層脆硬性物質(zhì)組成，主要是附著在基體上的Fe2O3和Fe3O4以及附著在基體或鐵氧化物上的Si和Mn的氧化物，是導(dǎo)致接頭斷裂的主要因素。對接頭進(jìn)行組織分析發(fā)現(xiàn)，粗晶區(qū)主要是粗大板條馬氏體+貝氏體，局部區(qū)域有魏氏組織。焊縫內(nèi)部為柱狀晶，主要是上貝氏體+板條馬氏體組織；熱絲焊粗晶區(qū)晶粒更粗大，熱影響區(qū)變寬；焊縫柱狀晶晶界不明顯，晶粒細(xì)小