低合金钢t型接头激光+mig复合焊工艺研究(附件)【字数：14019】
摘 要摘 要激光＋MIG复合焊接综合了激光焊和MIG焊的优点，使其成为现代工业钢板高效焊接最有潜力的方法之一。本文使用激光＋MIG电弧复合焊接系统对8mm 厚钢板T型接头进行了焊接，研究了激光功率、焊接电流、激光光斑距翼板距离、激光入射角度及焊接速度对T型接头焊缝成形的影响，优化了焊接工艺，最终采用优化后的参数进行了焊接，焊后对T型接头不同部位的微观组织进行了观察和分析，并测试了接头不同部位的显微硬度。试验结果表明激光+MIG复合焊在较高焊速（0.6m/min～0.9m/min）条件下均可得到成形连续、无裂纹、气孔等缺陷的T型接头，与传统的MIG焊相比，焊后变形小，生产效率大大提高；通过工艺试验可知激光功率、焊接电流、焊接速度、激光入射角度及激光光斑距翼板的距离对T型接头焊缝的成形都有显著影响；采用优化的焊接工艺参数，即激光功率4kW，焊接电流200A，焊接速度0.9m/min，激光入射角度8°，激光光斑距翼板的距离0.5mm，光丝间距2mm，可以得到成形美观，无焊接缺陷、焊缝质量优良的T型接头。由微观组织分析得出T型接头焊缝的热影响区由熔合区、过热区、相变重结晶区以及不完全重结晶区组成，焊缝晶粒主要由珠光体组织和铁素体组织，还有少量魏氏体组织。T型接头焊缝显微硬度比母材显著提高。关键词:T 型接头；激光复合焊；焊接工艺；微观组织；显微硬度
Keywords: Tjoint; Laser hybrid welding; Welding technology; Microstructur; Microhardness 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 激光电弧复合焊技术 2
1.2.1 激光电弧复合焊的概念 2
1.2.2 激光电弧复合焊的原理 2
1.2.3 激光+MIG复合焊优点 2
1.2.4 激光+MIG复合焊工艺特点 3
1.2.5 激光+MIG复合焊焊缝成形的影响因素 4
1.3 激光电弧复合焊国内外研究进展 5
1.4 激光+MIG复合焊的工业应用 5
1.5 本试验主要意义及内容 6
第二章 试验材料、设备及试验方案 8
2.1 试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
验材料 8
2.2 激光+MIG复合焊焊接试验设备 8
2.2.1 激光+MIG复合焊焊接系统 8
2.2.2 定位工装夹 10
2.3 焊前试验样板的处理 11
2.4 测试分析方法 11
2.5 试样打磨、抛光及腐蚀 11
2.5.1 试样预磨 11
2.5.2 试样抛光 12
2.6 试样腐蚀 12
2.7 光学显微镜观察 12
2.8 硬度试验 12
2.8.1 硬度测试设备 12
2.8.2 试验过程 13
2.9 T型接头宏观观察 13
第三章 T型接头激光+MIG复合焊焊接工艺优化 14
3.1 焊接试验方案设计 14
3.2 主要焊接参数对焊缝成形影响的研究 15
3.2.1 激光功率(P)对焊缝成形的影响 15
3.2.2 焊接电流(I)对焊缝成形的影响 18
3.2.3 焊接速度(V)对焊缝成形的影响 20
3.2.4 激光入射角度(β)对焊缝成形的影响 23
3.2.5 激光光斑距翼板的距离(H)对焊缝成形的影响 26
3.3 本章小结 29
第四章 T型接头组织及力学性能研究 29
4.1 T 型接头焊缝组织特征 30
4.2 T 型接头焊缝显微硬度特点 32
4.3 本章小结 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 课题背景
T型接头是一种很普遍的焊接接头，很多T型接头主要构成三明治结构。根据其结构形式及特点，在船舶行业、汽车行业、航天航空、起重机械、支撑结构等应用非常广泛。这些型材大都是由大型挤压设备直接制备，但由于传统焊接工艺的设备的局限性很难得到4mm以上的T型构件，并且因这些传统的焊接设备单面焊双面成形不易控制，焊后矫正处理后续工作繁重，使得焊接效率低,难以满足现代高速发展的焊接制造业[1]。图11为T型接头示意图。
在实际生产领域，T 型结构焊件一般采用传统的焊接方法，比如手工电弧焊、CO2气体保护焊以及埋弧焊等，这些传统的焊接方法工艺比较成熟，成本较低，但是当这几种焊接工艺焊接厚板T型接头时，大部分焊件需要开坡口，这使得在焊接过程，增加了准备工序和额外的加工的时间，而且这些焊接方法加工速度慢，焊后板材的变形较严重，由此而造成生产效率下降、焊接成本增加以及人力物力资源等的浪费等问题[2]。
新型的激光+MIG复合焊接工艺将激光焊接与MIG焊接的优点进行整合，具有能量集中、热输入小、焊接速度快等优点，大大提高了生产效率[35]。在此基础上本文根据激光+MIG复合焊焊接T型接头的特点，并对Q235B型低合金钢T型接头进行焊接试验，分析比较了激光+MIG复合焊在不同工艺参数对T型接头焊缝成形的影响，测试了激光+MIG复合焊焊接工艺T型接头的力学性能，本论文为以后将激光+MIG复合焊技术大量应用于实际生产提供了必要的理论依据和试验数据，具有重要的科学意义和应用价值。
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图11 T型接头示意图
1.2 激光电弧复合焊技术
1.2.1 激光电弧复合焊的概念
20世纪80 年代初，这个概念的是首先英国学者W. M. Steen提出，此后引起了很多国家研究机构和生产部门的广泛关注[6]。在焊接过程中，激光和电弧两种热源同时作用于同一焊件，在这两种热源相互作用下加工待焊件，两种热源相互协同，使得焊接速度快，生产效率高，同时避免了二者单独工作时的缺点[7]。由电弧电极的性质可知，激光电弧复合焊的激光可以与MIG/MAG/TIG进行复合。
1.2.2 激光电弧复合焊的原理
复合焊的焊接热源由激光和电弧组成，在焊接过程中，在激光的作用下待焊件熔池的上方产生光致等离子体云，材料表面由于电弧的作用产生低温、低密度的电弧等离子体，两种不同的等离子体混合后，其总体密度被稀释，从而使材料表面接受的激光能量更多：一方面由于电弧引导可以使母材加热升温，加热后的母材对激光能量的吸收效率数倍提高，因此增加了焊缝的熔深，另一方面激光引导可以使电弧的电阻下降，能量利用率进一步提高。因而总体能量利用率提高，并且焊接过程更加稳定[8]。激光电弧复合焊接的过程中，激光主要作用使焊缝熔深增加，电弧主要作用是填充焊缝金属和增加焊缝合金元素含量，原理如图12所示。
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图12 激光+MIG复合焊原理示意图
1.2.3 激光+MIG复合焊优点
MIG焊具有稳定的送丝、能量利用率高、焊接工艺成熟等特点，激光焊与MIG焊复合形成的激光+MIG复合焊新型焊接工艺具有独特的优势。而这些优势是传统焊接工艺不具备的，这加速了激光+MIG复合焊接工艺工业生产当中的应用。尤其在焊接适应性、间隙适应性和焊缝质量方面，是其他激光电弧复合焊接不能比的。
Keywords: Tjoint; Laser hybrid welding; Welding technology; Microstructur; Microhardness 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 激光电弧复合焊技术 2
1.2.1 激光电弧复合焊的概念 2
1.2.2 激光电弧复合焊的原理 2
1.2.3 激光+MIG复合焊优点 2
1.2.4 激光+MIG复合焊工艺特点 3
1.2.5 激光+MIG复合焊焊缝成形的影响因素 4
1.3 激光电弧复合焊国内外研究进展 5
1.4 激光+MIG复合焊的工业应用 5
1.5 本试验主要意义及内容 6
第二章 试验材料、设备及试验方案 8
2.1 试 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
验材料 8
2.2 激光+MIG复合焊焊接试验设备 8
2.2.1 激光+MIG复合焊焊接系统 8
2.2.2 定位工装夹 10
2.3 焊前试验样板的处理 11
2.4 测试分析方法 11
2.5 试样打磨、抛光及腐蚀 11
2.5.1 试样预磨 11
2.5.2 试样抛光 12
2.6 试样腐蚀 12
2.7 光学显微镜观察 12
2.8 硬度试验 12
2.8.1 硬度测试设备 12
2.8.2 试验过程 13
2.9 T型接头宏观观察 13
第三章 T型接头激光+MIG复合焊焊接工艺优化 14
3.1 焊接试验方案设计 14
3.2 主要焊接参数对焊缝成形影响的研究 15
3.2.1 激光功率(P)对焊缝成形的影响 15
3.2.2 焊接电流(I)对焊缝成形的影响 18
3.2.3 焊接速度(V)对焊缝成形的影响 20
3.2.4 激光入射角度(β)对焊缝成形的影响 23
3.2.5 激光光斑距翼板的距离(H)对焊缝成形的影响 26
3.3 本章小结 29
第四章 T型接头组织及力学性能研究 29
4.1 T 型接头焊缝组织特征 30
4.2 T 型接头焊缝显微硬度特点 32
4.3 本章小结 34
结论 36
致谢 37
参考文献 38
第一章 绪论
1.1 课题背景
T型接头是一种很普遍的焊接接头，很多T型接头主要构成三明治结构。根据其结构形式及特点，在船舶行业、汽车行业、航天航空、起重机械、支撑结构等应用非常广泛。这些型材大都是由大型挤压设备直接制备，但由于传统焊接工艺的设备的局限性很难得到4mm以上的T型构件，并且因这些传统的焊接设备单面焊双面成形不易控制，焊后矫正处理后续工作繁重，使得焊接效率低,难以满足现代高速发展的焊接制造业[1]。图11为T型接头示意图。
在实际生产领域，T 型结构焊件一般采用传统的焊接方法，比如手工电弧焊、CO2气体保护焊以及埋弧焊等，这些传统的焊接方法工艺比较成熟，成本较低，但是当这几种焊接工艺焊接厚板T型接头时，大部分焊件需要开坡口，这使得在焊接过程，增加了准备工序和额外的加工的时间，而且这些焊接方法加工速度慢，焊后板材的变形较严重，由此而造成生产效率下降、焊接成本增加以及人力物力资源等的浪费等问题[2]。
新型的激光+MIG复合焊接工艺将激光焊接与MIG焊接的优点进行整合，具有能量集中、热输入小、焊接速度快等优点，大大提高了生产效率[35]。在此基础上本文根据激光+MIG复合焊焊接T型接头的特点，并对Q235B型低合金钢T型接头进行焊接试验，分析比较了激光+MIG复合焊在不同工艺参数对T型接头焊缝成形的影响，测试了激光+MIG复合焊焊接工艺T型接头的力学性能，本论文为以后将激光+MIG复合焊技术大量应用于实际生产提供了必要的理论依据和试验数据，具有重要的科学意义和应用价值。
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图11 T型接头示意图
1.2 激光电弧复合焊技术
1.2.1 激光电弧复合焊的概念
20世纪80 年代初，这个概念的是首先英国学者W. M. Steen提出，此后引起了很多国家研究机构和生产部门的广泛关注[6]。在焊接过程中，激光和电弧两种热源同时作用于同一焊件，在这两种热源相互作用下加工待焊件，两种热源相互协同，使得焊接速度快，生产效率高，同时避免了二者单独工作时的缺点[7]。由电弧电极的性质可知，激光电弧复合焊的激光可以与MIG/MAG/TIG进行复合。
1.2.2 激光电弧复合焊的原理
复合焊的焊接热源由激光和电弧组成，在焊接过程中，在激光的作用下待焊件熔池的上方产生光致等离子体云，材料表面由于电弧的作用产生低温、低密度的电弧等离子体，两种不同的等离子体混合后，其总体密度被稀释，从而使材料表面接受的激光能量更多：一方面由于电弧引导可以使母材加热升温，加热后的母材对激光能量的吸收效率数倍提高，因此增加了焊缝的熔深，另一方面激光引导可以使电弧的电阻下降，能量利用率进一步提高。因而总体能量利用率提高，并且焊接过程更加稳定[8]。激光电弧复合焊接的过程中，激光主要作用使焊缝熔深增加，电弧主要作用是填充焊缝金属和增加焊缝合金元素含量，原理如图12所示。
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图12 激光+MIG复合焊原理示意图
1.2.3 激光+MIG复合焊优点
MIG焊具有稳定的送丝、能量利用率高、焊接工艺成熟等特点，激光焊与MIG焊复合形成的激光+MIG复合焊新型焊接工艺具有独特的优势。而这些优势是传统焊接工艺不具备的，这加速了激光+MIG复合焊接工艺工业生产当中的应用。尤其在焊接适应性、间隙适应性和焊缝质量方面，是其他激光电弧复合焊接不能比的。
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