HQ785T1低合金高强钢激光-MAG复合热源焊接工艺研究

论文摘要

本文针对当前低合金高强钢焊接时为避免焊接冷裂纹的产生,多采用焊前预热及后热的焊接工艺现状,开展了低合金高强钢激光-MAG复合热源焊接工艺及接头力学性能研究。本论文针对HQ785T1低合金高强钢（板厚28mm）,较系统地研究了低合金高强钢激光-MAG复合热源焊接工艺参数对焊缝成形的影响,无预热条件下激光-MAG复合热源焊接的裂纹敏感性,焊接接头的各项力学性能与理化特性,并探索了在保证接头力学性能的同时提高焊接效率的工艺技术,实现了HQ785T1低合金高强钢（板厚28mm）不预热高效优质焊接,并大幅提高了其焊接效率。研究结果表明：对于HQ785T1（28mm厚）低合金高强钢,激光-MAG复合热源焊接的抗裂性能力优于常规MAG焊,在室温无预热条件下,使用HS-70焊丝可实现HQ785T1低合金高强钢的无裂纹焊接。采用激光-MAG复合热源焊接工艺,低强匹配焊材HS-70焊丝与母材匹配良好。复合热源焊接过程稳定,焊缝成形美观,接头的拉伸、弯曲（侧弯、正弯、背弯）性能良好,接头各部位-40℃冲击值优于常规MAG焊。复合热源焊接接头各部位组织较MAG焊细化,根部焊缝中贝氏体+部分马氏体组织有利于接头性能的提高。复合焊冲击韧性试样断口微观断裂机制为韧窝+准解理,冲击吸收能较高。接头焊缝中心硬度从上表面到根部逐渐增大,根部焊缝硬度高于母材,上部焊缝硬度低于母材,接头根部和上部热影响区均出现了局部硬化、软化现象,但宽度较窄,约0.5mm,硬化、软化现象不明显。随着焊接热输入的增大,接头力学性能下降明显,组织恶化,热输入过大时会在接头根部形成冷裂纹,焊接时宜控制焊接热输入不高于1.1KJ/mm,以保证接头成形及各项力学性能。接头各部位中,根部焊缝是塑韧性较低的薄弱位置,由于母材稀释率较大,接头根部焊缝合金元素含量较高,具有较大的淬硬倾向,导致冲击韧性降低。在单面焊坡口钝边H=7mm,坡口角度α=30。,双面焊坡口钝边H=4mm,坡口角度α=45。,填充焊速度为1.2m/min时,焊接接头成形良好,接头拉伸、弯曲、冲击等力学性能优于常规MAG焊。单面焊及双面焊坡口金属填充量仅为MAG焊的28%和57%,综合焊接效率比MA6焊提高约70%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 低合金高强钢焊接研究现状
• 1.2.1 低合金高强钢焊接性分析
• 1.2.2 焊接冷裂纹的影响因素
• 1.2.3 冷裂纹解决途径
• 1.3 高强钢焊接方法介绍
• 1.4 激光-电弧复合热源焊接
• 1.4.1 复合热源焊接原理
• 1.4.2 复合热源焊接优势分析
• 1.4.3 复合热源焊接研究现状
• 1.4.4 复合热源焊接实际应用
• 1.5 本章小结
• 第二章 试验研究内容及方法
• 2.1 论文主要研究内容
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 试验母材
• 2.2.2 焊接材料
• 2.3 试验设备
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 平板单道焊焊接工艺参数试验
• 2.4.2 裂纹敏感性试验
• 2.4.3 焊接接头检测
• 2.5 本章小结
• 第三章 激光-MAG复合热源焊接工艺试验研究
• 3.1 复合热源焊接参数关联性研究
• 3.1.1 试验过程
• 3.1.2 试验结果及分析
• 3.1.3 小结
• 3.2 复合热源焊接气孔问题研究
• 3.2.1 试验过程
• 3.2.2 试验结果及分析
• 3.2.3 小结
• 3.3 本章小结
• 第四章 HQ785T1高强钢复合热源焊接裂纹敏感性试验
• 4.1 试验过程
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 斜Y型坡口焊接裂纹试验
• 4.2.2 对接接头刚性拘束焊接裂纹试验
• 4.3 本章小结
• 第五章 复合热源焊接焊接材料匹配与焊接接头力学性能研究
• 5.1 试验过程
• 5.1.1 熔敷金属试验
• 5.1.2 对接板复合热源焊接试验
• 5.2 试验结果及分析
• 5.2.1 熔敷金属试验
• 5.2.2 对接板复合热源焊接试验
• 5.3 本章小结
• 第六章 复合焊焊接效率提高研究
• 6.1 焊接热输入的选择
• 6.1.1 试验过程
• 6.1.2 试验结果及分析
• 6.1.3 小结
• 6.2 坡口尺寸变化
• 6.2.1 试验过程
• 6.2.2 试验结果及分析
• 6.2.3 小结
• 6.3 焊接速度提高
• 6.3.1 试验过程
• 6.3.2 试验结果及分析
• 6.3.3 小结
• 6.4 本章小结
• 第七章 复合热源焊接接头根部分析
• 7.1 焊缝根部化学成分探究
• 7.2 根部焊缝及熔合线处元素分布
• 7.3 填充焊道对根部焊道性能的影响
• 7.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况