跟隨電弧對(duì)CP800高強(qiáng)鋼激光焊接焊縫性能的影響.pdf

1、本論文采用高功率CO2激光及直流TIG電弧,對(duì)汽車用先進(jìn)高強(qiáng)鋼CP800復(fù)相鋼的激光焊接焊縫性能的改善進(jìn)行了研究,旨在獲得一種實(shí)時(shí)局部的焊縫熱處理工藝。首先,針對(duì)汽車用鋼CP800復(fù)相鋼的厚度及其材料屬性,確定了相應(yīng)的激光焊接工藝參數(shù)。然后,根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定了TIG電弧電流及TIG電弧與激光束之間的間距,并以此為依據(jù)借助有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行了溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬,得出了跟隨電弧對(duì)激光焊接熱循環(huán)的影響。在不同電弧電流值和不同的電弧-激

2、光間距下進(jìn)行了激光-電弧聯(lián)合焊,對(duì)焊接接頭進(jìn)行了顯微組織和力學(xué)性能分析,討論了TIG電弧電流值及電弧-激光間距對(duì)焊接接頭性能的影響。電弧電流對(duì)焊縫的組織和性能有明顯的影響。隨著電流的增加,焊縫上半?yún)^(qū)熱影響區(qū)增寬。相同的電流大小下,隨著激光與TIG電弧的間距增大,電弧對(duì)上下表面的熱影響區(qū)的作用效果逐漸減小。相同的激光-電弧間距下,隨著電弧電流的增大,近上表面的焊縫熔合區(qū)硬度逐漸降低,25A電流時(shí)硬度為408.5HV,75A電流時(shí)硬度為40

3、1.8HV,而熱影響區(qū)硬度雖有所提高但是不明顯。相同的電弧電流下,隨著激光-電弧間距的增加,電弧對(duì)焊縫硬度的影響降低,17mm間距時(shí)硬度為401.8HV,32mm間距時(shí)硬度為411.3HV。另外,小電流的情況下,距離越大,電弧越不穩(wěn)定；同時(shí),實(shí)驗(yàn)表明,近距離條件下,不同的激光-電弧間距所得到的效果基本相同。對(duì)于焊縫下半?yún)^(qū),電弧對(duì)其組織和硬度影響甚微。激光焊縫的沖擊韌性較高,其沖擊韌性值達(dá)6.3×105J/m2,均高于母材。近距離時(shí),電弧

4、比較穩(wěn)定；隨著激光-電弧距離的增加,電弧飄動(dòng)越明顯,越不穩(wěn)定；超過32mm間距后,電弧開始穩(wěn)定(變成兩個(gè)互不影響熱源)。電弧電流越大時(shí),使電弧的穩(wěn)定的激光-電弧間距越長(zhǎng)。受焊接速度的影響,電弧呈現(xiàn)一定的不連續(xù)性。焊接速度越大,不連續(xù)性越明顯。降低焊接速度,能夠使電弧加熱方式趨向于連續(xù)加熱。模擬計(jì)算時(shí),通過星云圖得到的焊縫形狀圖,其結(jié)果與實(shí)測(cè)值基本吻合。電弧加熱不對(duì)沒有經(jīng)過的區(qū)域的熱循環(huán)造成影響。同種功率的電弧,稍遠(yuǎn)一點(diǎn)的間距能得到更好的