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《沈阳工业大学》 2013年
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低合金超高强钢的光纤-MAG电弧复合焊接的研究

王虹  
【摘要】:D406A低合金超高强钢是我国自主研究的一种广泛应用于航天航空领域的低合金超高强钢。由于其复杂的化学成分,这种钢一方面得到了良好机械性能,另一方面使得D406A的焊接工艺也变得相对复杂。 光纤激光-电弧复合焊接集激光焊接和电弧焊接的优点于一身,焊接中厚板钢能够实现单道焊双面成形,效率极高;同时也克服了激光焊接对安装精度要求苛刻的条件等优点。本文首先对10mm厚的平钢板做了大量的基础实验,在其他参数不变的情况下,首先利用CCD高速摄像研究了激光-电弧复合焊接过程中,观察了在不同热源的引领方向下复合焊接产生等离子体的形态,并且经试验证明电弧引领的情况焊缝的形态更好。利用激光深熔焊接实验,绘制功率-熔深-速度曲线;同时得出结论:热输入应控制在60000J/m以内。随着光丝间距的增加激光和电弧两热源之间的相互作用减小,且光丝间距越大熔深越浅,但其对熔宽的影响不大。负离焦容易获得大熔深,但是过大的负离焦会造成等离子屏蔽激光,熔深反而减小。在光纤激光-电弧复合焊接的情况下,装配间隙的最佳范围是0.5~0.7mm。 最终优化了10mm厚的D406A低合金超高强钢的工艺试验参数,焊接电流为280A,激光输出功率为4.2kW,焊接速度为1m/min,焊接电压28V,拼焊间隙0.5~0.7mm,干伸长量15.0mm,光丝间距3.0mm,保护气体Ar80%+CO_220%25L/min,离焦量-2.0mm。之后对D406A低合金超高强钢进行焊接试验。测试了焊缝的机械性能,最大的拉伸强度为1670MPa,延伸率为20.83%。分析了拉伸和弯曲的断口形貌,呈现韧性断裂;通过金相和扫描并结合硬度试验,分析了焊缝的组织特点。焊缝中的激光区、激光-电弧复合区以及电弧区三部分过度良好,激光区的组织比电弧区组织要细小。关于硬度三个区域的硬度最高值均出现在HAZ区。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG456.9

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