高强钢焊接接头的激光表面处理及其性能研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liuxing20090113
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高强钢激光-电弧复合焊在工业生产中已得到广泛应用,但高强钢焊后的焊接接头常会出现易腐蚀、疲劳裂纹等现象,且这些现象的产生通常始于表面。本课题以Nd:YAG固体激光器对5mm厚的高强钢焊接接头进行了激光表面热处理,对焊接接头热处理后的性能进行了研究。  本课题基于Visual-Environment软件平台,采用高斯面热源模型对高强钢表面热处理的单道扫描和多道搭接过程进行了数值模拟计算。选择合适的激光热处理的工艺参数对模拟过程中的温度场进行分析,同时利用Nd:YAG固体激光器采用与数值模拟相同的工艺参数对试样进行实际的热处理,与模拟结果进行比对。研究结果表明:能够获得与实际激光焊接接头形貌较一致的硬化层,验证了模拟模型的合理性。  通过数值模拟中硬化层的预测,选择以激光功率、速度、搭接率为变量的三组优化的参数对高强钢焊接接头进行了激光表面热处理实验。分别对原件和经过表面处理后的试样在焊缝区表面以相同的面积进行电化学腐蚀实验分析。结果表明:经过激光表面处理的焊接接头获得了较低的自腐蚀电流和较高的极化电阻,提高了试样的耐腐蚀性;并且在各组参数中,激光功率相对较低的参数,为0.8kW、激光扫描速度相对较高的参数,为1.4m/min、搭接率相对较低的参数,为10%的情况下,耐蚀性能最佳。  对耐蚀性能最优的试样,进行了硬度、拉伸实验分析。硬度试验的结果表明:激光表面处理后焊缝区表面的硬度有了明显改善,其中软化区的硬度提升幅度最高,硬度分布更为均匀;拉伸试验的结果表明:未经表面处理的焊接接头以脆性断裂为主,拉伸强度较低,表面处理后由于表面相变区域的马氏体组织细化,从而提高了焊接接头的韧性,使试样的拉伸强度得到了改善。且焊接接头相变区域的硬度越高时,韧性相对减小,拉伸强度相对较低。
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