409L不锈钢管激光焊接工艺的研究

论文摘要

汽车排气系统用钢要求具有良好的成形性、抗高温氧化性、耐高温疲劳性和耐蚀性,409L铁素体不锈钢很好地满足了这些要求并且与奥氏体不锈钢相比还具有成本优势,因此得到了广泛应用。本文针对409L铁素体不锈钢管的激光焊接设计了多组不同的焊接参数,优选获得接头性能较好的焊接参数,对试样进行了力学性能测试,并利用光学显微镜、扫描电镜对接头的微观组织进行了分析。设计了多组1.5mm厚的409L铁素体不锈钢管的焊接参数,通过对焊缝宏观形貌的分析,选择了获得接头性能较好的激光功率和焊接速度参数的范围。研究结果表明:采用3KW3.4KW,4.2m/min5m/min这个范围的参数进行焊接得到的焊缝宏观形貌最好。焊缝外观成形良好无缺陷;深宽比很大,熔合区的尺寸与面积较小,满足优质焊缝成形的要求。研究了不同工艺参数对焊接后的铁素体不锈钢管抗拉强度的影响,通过对比实验,确定焊接工艺参数对焊接接头力学性能的影响规律。结果表明:激光功率为3170W,焊接速度为4.52m/min,离焦量为-0.45mm的焊接参数的激光焊接得到的试件机械性能最好,延伸率为可达22%,抗拉强度420MPa左右,为母材的95%。通过分析铁素体不锈钢管金相组织微观照片,观察到晶界与晶内并没有析出物θ相的出现,总结了熔合区与热影响区的微观组织变化及其对力学性能的影响规律;观察断口扫描照片发现,焊缝区域断裂后,出现了明显的缩颈现象、发生了明显的塑性变形,并且断口都呈现韧窝状。焊缝具有优质的塑性、韧性,满足进一步的机械加工要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究目的和意义
• 1.2 激光焊接的特点及应用现状
• 1.2.1 激光焊接的特点
• 1.2.2 激光焊接的应用现状
• 1.3 铁素体不锈钢的结构特点及焊接应用
• 1.3.1 铁素体不锈钢的结构特点
• 1.3.2 铁素体不锈钢的焊接应用
• 1.4 本论文的研究内容
• 第2章 焊接规范的设定
• 2.1 试验的材料及尺寸规格
• 2.2 激光焊接的条件
• 2.2.1 激光焊接的设备及条件
• 2.2.2 激光焊接工艺参数的选择
• 2.3 本章小结
• 第3章 焊接接头力学性能的研究
• 3.1 409L钢管激光焊接熔合区的力学性能
• 3.1.1 拉伸试样的制作
• 3.1.2 拉伸试验结果
• 3.2 拉伸试验结果分析
• 3.2.1 不同功率焊接试样的拉伸结果分析
• 3.2.2 不同焊接速度焊接试样的拉伸结果分析
• 3.2.3 不同离焦量焊接试样的拉伸结果分析
• 3.2.4 参数对材料的影响
• 3.3 显微硬度分布
• 3.4 本章小结
• 第4章 焊接接头的微观组织特征
• 4.1 焊缝宏观形貌
• 4.2 接头的微观组织
• 4.2.1 焊缝的金相微观组织
• 4.2.2 扫描电镜下的焊缝微观组织
• 4.3 断口形貌及成分分析
• 4.3.1 母材基体的断裂
• 4.3.2 焊缝区域的断裂
• 4.3.3 热影响区的断裂
• 4.3.4 晶间腐蚀倾向分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历