厚板碳钢激光-MAG复合焊接工艺研究及接头组织性能分析

• 作 者: 刘巨锋
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 碳钢 激光-MAG复合焊接 厚板焊接 接头熔透状态 焊接缺陷

碳钢在各种工程结构、零件加工及模具制造中占有相当大的比重,尤其是20mm左右大厚度碳钢在各行各业的发展中均发挥着不可替代的作用。激光-MAG复合焊接技术综合了激光焊接热量集中且焊缝深宽比大、传统MAG焊工艺适应性强应用广泛的优点,在难熔金属、大厚构件的焊接中具有显著优势,且工艺适应性较高,在焊接加工领域逐渐展现出了广阔的应用前景。本文以碳钢为基材,研究激光-MAG复合焊接工艺在厚板碳钢上的应用,并分析了焊接接头的组织性能。本文通过大量实验,研究了激光-MAG复合焊接的主要工艺参数,比如激光功率、电弧电流、焊接速度、光丝间距等对接头形貌的影响,确定了高品质焊缝对应的工艺窗口。并且,重点分析了激光-MAG复合焊接时接头熔透状态不稳定导致的背面成形不连续问题,提出了先稳定电弧后开启激光、设置间隙量等相应的解决方案。在此基础上,本文进一步研究了20mm厚碳钢的激光-MAG复合焊接工艺。通过双面无坡口焊接、双面开坡口焊接、单面开坡口焊接三种形式均实现了完全焊合,并对比各焊接形式在接头形貌、加工效率等方面的优劣,优化了工艺参数。最后,通过分析接头的显微组织特征,总结了工艺参数与接头性能之间的规律。并且,针对整个实验过程中出现的常见焊接缺陷,如气孔、裂纹、未熔合及热源耦合不当等问题进行了分析,寻找其形成的原因,总结了施焊过程中应该重视的问题,规范工艺以避免焊接缺陷的产生。