高強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鍵技術之一。
　　為了論證焊接制造金屬夾芯板的可行性,結合國內外有關激光焊接三明治結構夾芯板的研究現(xiàn)狀,以光纖激光焊接艦船用高強鋼三明治板為主要研究對象,通過正交試驗法、無損檢測、硬度測試、機械性能測試、光學和掃描電子顯微鏡進行微觀組織形貌觀察等方法對激光焊接接頭的焊接質量、微觀組織和機械性能進行了系統(tǒng)的研究,通過合適

2、的焊接工藝焊接得到質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焊縫成形的影響,接頭的質量(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型接頭的拉脫試驗過程及其拉脫斷口形貌和斷裂機制；研究激光搭接焊接接頭的拉伸剪切強度、剪切斷口形貌及斷裂機制以及搭接接頭搭接面焊縫寬度或約束寬度對試樣拉伸后斷裂位置的影響等。
　　

3、艦船用高強鋼三明治結構板的激光焊接試驗表明,適宜的激光焊接參數可以獲得成形良好、截面特征尺寸合適的焊縫,實現(xiàn)高強鋼三明治結構焊接,焊接效率高,同時接頭的組織和力學性能均滿足要求；激光功率的增加會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,負離焦量越大,熔深、熔寬都減小。
　　顯微組織分析表明,焊縫在結晶過程中形成柱狀晶,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)的微觀組織晶粒細化,硬度提高。
　　T型接頭的拉脫試驗表明,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逐漸擴展至中心,最后在焊縫中心位置發(fā)生脆性斷裂；T型搭接接頭的力學性能主要取決于搭接面的焊縫寬度,在本文試驗所用工藝條件下至少要進行3道次以上的單一激光焊,才能保證面板和芯板的接合強度比母材的強度大。
　　激光搭接焊接接頭的拉伸剪切試驗結果表明,對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?