厚板窄間隙非自熔性激光多層焊接研究.pdf

1、厚板的焊接是艦船、管道、潛艇和核設(shè)施等國(guó)防大型設(shè)備建造過(guò)程中必不可少的關(guān)鍵工藝。這些設(shè)施部件的厚度一般都在20mm以上,并且結(jié)構(gòu)尺寸大,只能通過(guò)分段加工后連接成形。當(dāng)前應(yīng)用的焊接方法主要有傳統(tǒng)弧焊,窄間隙焊以及電子束焊接為主,這些焊接方法均存在各自的不足之處。
　　本課題提出利用激光自熔焊打底,后續(xù)利用激光填絲焊和激光-GMAW復(fù)合焊對(duì)窄間隙坡口進(jìn)行橋接來(lái)實(shí)現(xiàn)厚板焊接,分析窄間隙條件下激光非自熔焊的焊絲熔入機(jī)制以及缺陷形成原因,通

2、過(guò)大量工藝試驗(yàn)建立該焊接方法的坡口優(yōu)化形式及工藝規(guī)范模型,為其在厚板領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　課題首先利用高速攝影對(duì)窄間隙激光填絲焊焊絲熔入過(guò)程進(jìn)行檢測(cè),并以此分析了焊絲熔入機(jī)制,通過(guò)實(shí)行厚度為18mm低碳鋼板的窄間隙激光填絲多道焊接,討論了焊接缺陷的生成原因,并據(jù)此提出針對(duì)性的抑制方案。然后,針對(duì)窄間隙激光-GMAW焊接失穩(wěn)的問(wèn)題,利用高速攝像研究窄間隙條件熔滴過(guò)渡行為并分析其機(jī)理,通過(guò)大量試驗(yàn)確定了窄間隙條件下實(shí)現(xiàn)激光-GM

3、AW復(fù)合焊優(yōu)質(zhì)焊縫成形的工藝規(guī)范窗口。參照優(yōu)化的工藝規(guī)范,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行厚度為16mm低碳鋼板的窄間隙激光-GMAW復(fù)合多道焊接,根據(jù)該焊接存在的問(wèn)題提出窄間隙激光-GMAW復(fù)合焊接優(yōu)化方案。
　　最后,根據(jù)上述的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)及成果,利用激光自熔焊接、激光填絲焊接和激光-GMAW復(fù)合焊接三種方法實(shí)現(xiàn)窄間隙30mm厚低碳鋼板的連接成形,焊縫成形良好,表觀魚(yú)鱗紋緊致均勻;焊接接頭組織具有典型的低碳鋼熱影響區(qū)組織特征,僅在在激光自熔焊和首道激