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SMA490BW耐候钢由于含有Cr、Ni等元素,具有良好的耐大气腐蚀性能,被广泛应用于高速列车转向架。采用传统的电弧焊方法焊接转向架,存在热输入大、焊接效率低、焊接变形大和接头性能差等一系列问题。激光填丝焊作为高能束焊接方法,具有焊接效率高、材料填充少、焊后变形小、热影响区窄等优点,被越来越多的用于实际生产。本文针对16mm的SMA490BW耐候钢采用窄间隙激光填丝焊的方法进行焊接,通过高速摄像的方法观察了窄间隙坡口内激光填丝焊熔滴过渡特征,阐明了焊接工艺参数对熔滴过渡的影响规律。通过调整激光功率、焊接速度、送丝速度及离焦量等参数,研究了不同的焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律,从而得到焊缝成形良好的焊接工艺窗口。最终以优化的焊接工艺焊接了16mm SMA490BW耐候钢,焊后对焊接接头进行组织和综合力学性能分析。高速摄像试验表明:在窄间隙激光填丝焊中,当熔滴受到自身重力、金属蒸汽喷射力、表面张力和等离子阻力的合力达到平衡时,熔滴的轴向性最好,能形成稳定的液桥过渡。激光填丝焊几个工艺参数中,光丝交汇点高度H是影响熔滴过渡行为的最主要的参数,当H=0mm、H=1mm、H=2mm时,熔滴过渡分别为铺展过渡、液桥过渡和侧壁过渡,熔滴能形成的最大尺寸增大,过渡周期增加。随着激光功率的增大,熔滴的最大尺寸增加,过渡周期也增大。随着送丝速度的增大,熔滴过渡形式分别是侧壁过渡、液桥过渡与铺展过渡。焊接速度对熔滴过渡模式影响不大,只要在H=1mm时,改变焊接速度熔滴过渡形式不变,均为液桥过渡。随着焊接速度的增加,熔滴过渡的周期先增大后减小。激光功率直接决定焊缝的熔深,越大的激光功率,熔深与熔宽越大。当激光功率过大时会使焊缝产生气孔、咬边等缺陷。随着离焦量增大,熔深减小,熔宽增大,但当f=+30mm时,焊缝侧壁出现了咬边,底部出现未熔合现象。焊接速度与送丝速度越大,熔深与熔宽都减小。送丝速度对焊缝熔深的影响更显著。最优化合理的窄间隙坡口内激光填丝焊工艺窗口为:激光功率4.0-5.0kW,焊接速度0.36-0.48m/min,送丝速度3.0-4.0m/min,光丝交汇点高度1mm。采用优化的焊接工艺参数焊接16mm厚SMA490BW,焊接道数一共为5道。焊缝主要由针状铁素体、侧板条状铁素体以及少量的珠光体组成。热影响区的过热区晶粒粗大,重结晶区晶粒细小,分布均匀,主要由铁素体和珠光体组成。拉伸、弯曲和冲击性能均符合标准要求。焊缝最大的硬度出现在热影响区过热区,达到了290HV,最低硬度在焊缝中心区域,大约为230-245HV,盖面焊区域的硬度大于中部和打底焊区域。