高強(qiáng)鋼三明治板的激光焊接及其接頭性能研究.pdf

1、　　激光焊接薄壁輕量化三明治板是通過(guò)激光焊接上下底板和芯板而成的,T型接頭和搭接接頭的焊接是制造船用三明治板的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　為了論證焊接制造金屬夾芯板的可行性,結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)激光焊接三明治結(jié)構(gòu)夾芯板的研究現(xiàn)狀,以光纖激光焊接艦船用高強(qiáng)鋼三明治板為主要研究對(duì)象,通過(guò)正交試驗(yàn)法、無(wú)損檢測(cè)、硬度測(cè)試、機(jī)械性能測(cè)試、光學(xué)和掃描電子顯微鏡進(jìn)行微觀組織形貌觀察等方法對(duì)激光焊接接頭的焊接質(zhì)量、微觀組織和機(jī)械性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,通過(guò)合適

2、的焊接工藝焊接得到質(zhì)量良好的激光焊接三明治板。主要研究激光功率、焊接速度和離焦量對(duì)焊縫成形的影響,接頭的質(zhì)量(氣孔、夾渣及裂紋等)；分析單道焊接和雙道焊接的T型搭接接頭焊縫熔敷金屬及熱影響區(qū)的微觀組織及分布特征、維氏顯微硬度、拉脫性能等,研究單道焊接的T型接頭的拉脫試驗(yàn)過(guò)程及其拉脫斷口形貌和斷裂機(jī)制；研究激光搭接焊接接頭的拉伸剪切強(qiáng)度、剪切斷口形貌及斷裂機(jī)制以及搭接接頭搭接面焊縫寬度或約束寬度對(duì)試樣拉伸后斷裂位置的影響等。
　　

3、艦船用高強(qiáng)鋼三明治結(jié)構(gòu)板的激光焊接試驗(yàn)表明,適宜的激光焊接參數(shù)可以獲得成形良好、截面特征尺寸合適的焊縫,實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼三明治結(jié)構(gòu)焊接,焊接效率高,同時(shí)接頭的組織和力學(xué)性能均滿足要求；激光功率的增加會(huì)逐步增加焊縫的熔深和熔寬,焊接速度的增加則使熔深和熔寬下降,負(fù)離焦量越大,熔深、熔寬都減小。
　　顯微組織分析表明,焊縫在結(jié)晶過(guò)程中形成柱狀晶,發(fā)生馬氏體相變,其微觀組織為板條馬氏體；熱影響區(qū)寬度約為1 mm,粗晶區(qū)組織為粗大的板條馬氏體

4、和少量殘余奧氏體,細(xì)晶區(qū)組織為板條馬氏體、殘余奧氏體和少量的析出碳化物。
　　T型搭接接頭的顯微硬度測(cè)試表明,母材硬度約為200~230 HV0.2,熱影響區(qū)的硬度為230~330 HV0.2,焊縫金屬硬度為330~360 HV0.2；激光功率的提高使焊縫和熱影響區(qū)的微觀組織晶粒變大,硬度降低；焊接速度的提高使焊縫和熱影響區(qū)的微觀組織晶粒細(xì)化,硬度提高。
　　T型接頭的拉脫試驗(yàn)表明,T型接頭斷口屬于兼有韌性斷裂和脆性斷裂

5、的綜合斷裂,裂紋從面板和芯板接合處焊縫兩側(cè)逐漸擴(kuò)展至中心,最后在焊縫中心位置發(fā)生脆性斷裂；T型搭接接頭的力學(xué)性能主要取決于搭接面的焊縫寬度,在本文試驗(yàn)所用工藝條件下至少要進(jìn)行3道次以上的單一激光焊,才能保證面板和芯板的接合強(qiáng)度比母材的強(qiáng)度大。
　　激光搭接焊接接頭的拉伸剪切試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于一定板寬和板厚的鋼板搭接焊接接頭,搭接面的焊縫寬度是決定接頭拉伸斷裂位置的關(guān)鍵因素,隨著焊縫寬度的增加,從焊縫剪切斷裂變?yōu)閺澢糠痔幍臄嗔?