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厚板焊接的激光-MIG混合焊接研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-28 0:09:36 * 浏览: 4
传统上,厚度大于20mm的大而厚的板的焊接通常采用多线埋弧焊,熔弧焊和电渣焊等焊接方法。需要焊接以打开凹槽并执行多层焊接。随着板的厚度增加,焊接层的数量增加,这增加了在实际生产中准备过程和焊接处理所需的时间,这导致生产效率的降低和焊接成本的增加。 ,导致焊接后变形大,焊接接头的力学性能等。如今,在造船,核电站,管道,航空航天等领域,越来越需要焊接以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,与传统的电弧焊相比,激光焊接具有很大的优势。激光深熔焊的主要优点是:在深熔焊模式下,焊缝的深宽比大,焊珠数量少,总热量输入少,可以大大减少焊接变形。因此,激光焊接代替了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),从而可以进行单道焊接而不会出现倒角或大大减少焊接层数,从而可以更大。提高焊接速度和焊接生产效率对于减少焊接变形更为重要。同时,由于焊接热源的集中能量密度,低线能量和狭窄的热影响区,焊接接头的机械性能非常好。激光-MIG复合焊接结合了激光焊接和MIG焊接的优点,可获得更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。钢板和焊丝的化学成分示于表1。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。系统中的弧焊机采用肯倍公司生产的肯倍专业增强焊机。 1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多板焊接工艺2.1坡口形式坡口设计对激光焊接的质量和效率有很大的影响。确定的斜面形状如图1所示。根据激光的功率,钝边的厚度确定为12mm,并在槽的下部打开4倍,3.6mm的矩形槽,主要是在纯激光焊接过程中有效抑制激光诱导的等离子体,并稳定焊接过程。保证焊接质量。图1多道焊的坡口图图1多道焊的坡口焊接2.2焊接工艺优化在测试中,通过5道焊道完成了24mm厚船用钢板的激光焊接。纯激光用于焊接样品的根部,其余焊缝为激光-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。检查获得的焊缝的宏观截面,未发现裂纹,并且几乎没有细微的散布孔。所采用的多道次焊接工艺可以满足船舶的技术要求。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,激光与电弧之间的距离为4mm。图2是24mm厚板激光多道次焊接的焊缝截面图。从图中可以看到通过多道次焊接形成的五个焊缝。图2多道焊缝的横截面。图2多次焊接的横截面3测试结果和分析3.1多层焊接结构(1)由于使用了多次焊接,前一次焊接的结构会受到焊接热循环的影响。下一次焊道的影响因此,我们主要分析不受其他焊道影响的焊接结构和受其他焊道影响的焊接结构。图3和图4显示了纯激光焊接和最后的激光-MIG复合焊接的焊接结构,不受其他焊接道次的影响。纯激光焊接主要由板条马氏体和少量上贝氏体组成。这种钢的碳含量不高,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,焊缝金属容易形成马氏体硬化组织。较高的强度和硬度,但较低的冲击韧性。第二到第五遍是激光-MIG复合焊接。由于焊丝中的碳含量低,冷却后的焊缝组织主要是板条马氏体,在原始奥氏体晶界处也有小的羽毛状上贝氏体组织。图3纯激光焊接的显微组织。图3纯激光焊接的显微组织。图4激光MIG焊接的微观结构。