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厚板焊接的激光-MIG复合焊接研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-12 11:56:06 * 浏览: 5
传统上,通常通过多线埋弧焊,熔融气体保护焊,电渣焊等来进行厚度大于20mm的厚板焊接,并且需要斜角进行焊接并且进行多层焊接。随着板的厚度增加,焊接层的数量增加,这增加了制备过程和实际生产中的焊接过程时间,导致生产效率降低和焊接成本增加,并且同时,因为输入线能量很大,所以热影响区很大。 ,导致焊接后变形大,焊接接头的力学性能下降。如今,在造船,核电站,管道,航空航天等领域中,越来越需要提高生产效率和产品质量。大功率激光焊接的发展可以很好地满足这一要求。激光焊接与传统的电弧焊相比具有很大的优势。激光深熔焊的主要优点是:在深熔焊方式下焊缝的深宽比深,焊珠数量少,总热量输入少,可大大减少焊接量形变。因此,激光焊接被用来代替造船业中使用的传统焊接方法(主要是埋弧焊和活性气体保护焊),从而可以进行单道次焊接而无需打开沟槽或大大减少焊接层的数量,可以更大。提高焊接速度和焊接生产效率,更重要的是,它可以减少焊接变形,同时,由于焊接热源的能量密度集中,线能量较小,热影响区较窄,机械焊接接头的特性非常好。激光-MIG复合焊接结合了激光焊接和MIG焊接的优点,可以达到较高的焊接效率和焊接质量。 1测试设备和材料测试材料为24mm厚的船用钢板。钢板和焊丝的化学组成如表1所示,基材的组织为块状铁素体和珠光体的机械混合组织。该测试使用创鑫激光2500W连续光纤激光器。系统中的弧焊机使用Kemppi的KemppiPro增强型焊机。表1钢板和焊丝的化学成分(wt,%)表1钢板和焊丝的化学成分2厚板多道次焊接工艺2.1槽形槽的设计对激光的质量和效率有很大的影响焊接。确定的凹槽形状如图1所示。根据激光的功率,钝边的厚度确定为12mm,并在凹槽的下部打开4倍,3.6mm的矩形凹槽,主要用于在纯激光焊接过程中有效地抑制了激光光致等离子体,使焊接过程稳定。保证焊接质量。图1多道焊的坡口形式图1多道焊的坡口形式2.2焊接工艺的优化24毫米厚船用钢板的激光焊接分5道进行。纯激光用于焊接样品的根部,其他焊缝为激光-MIG复合焊。随着填充焊缝数量的增加,激光功率逐渐降低,焊丝进给速度逐渐提高,电弧电压基本保持不变。检查所获得的焊缝的宏观截面,未发现裂纹。极少有细微的分散气孔,因此采用多道次焊接工艺来满足船舶技术要求。激光焊接和MIG焊接的恒定工艺参数为:离焦量:-2mm,激光侧吹气体和流量:100%He,30L / min,MIG保护气体和流量:75%He + 25%Ar,30L / min,焊丝延伸长度:16mm,激光和电弧间距为4mm。图2显示了24毫米厚的平板激光多道焊的焊接横截面。从图中可以看到通过多道次焊接形成的五个焊缝。图2多道次焊接的横截面图2多道次焊接的横截面3测试结果和分析3.1多层焊接结构(1)焊接接头ds,先前的焊道的微观结构受焊接热循环的影响。因此,下一个焊道的影响主要是不受其他焊道影响的焊接结构以及受其他焊道影响的焊道结构。图3和图4显示了不受其他焊道影响的纯激光焊接和最后的激光-MIG混合焊接的焊接组织。纯激光焊接焊缝主要由板条马氏体和少量上贝氏体组成。钢中的碳含量不高,但是由于激光焊接的快速冷却速度,焊缝有变硬的趋势。激光焊接后,由于激光焊接的高速冷却特性,焊缝金属易于形成马氏体硬化组织。更高的强度和硬度,但降低了冲击韧性。第二至第五遍使用激光-MIG混合焊接。由于焊丝的碳含量低,焊缝冷却后的显微组织主要是板条马氏体,在先前的奥氏体晶界中存在少量的羽毛状上贝氏体组织。 。图3纯激光的焊接结构图3激光焊接的显微结构4激光-MIG混合焊接的焊接结构图4激光-MIG焊接的显微结构