论文部分内容阅读
WEL-TEN590高强钢广泛应用于船舶、汽车等行业。为了进一步提高该钢种的焊接质量和焊接效率,本文研究了激光-电弧复合焊接的性能。本文研究的激光-MAG电弧复合焊接系统采用了YRS-2000光纤激光器、TPS-5000福尼斯MAG焊机、KUKA-KR60HA机器人及激光-电弧复合焊接头等,对板厚6mm的590MPa高强钢进行了激光-MAG电弧复合焊接。通过高速摄像机观察了不同先导热源的激光-MAG电弧复合焊接等离子体量及溶滴过渡形式。分析结果表明,激光-MAG电弧复合焊接产生的等离子体量影响焊缝形状和最佳光丝间距(DLA);由于激光束具有微等离子特性,所以激光束有吸引MAG电弧等离子体的现象;激光-MAG电弧复合焊接的熔滴过渡形式为短路过渡,且过渡频率相比于电弧焊增加。通过焊缝外观检测及横断面观察,研究了激光(或电弧)先导情况下光丝间距、离焦量、MAG电流、焊接速度对激光-MAG电弧复合焊接的焊缝成形的影响。实验结果表明,电弧先导的激光-MAG复合焊接产生的等离子体云更少,熔深更深;DLA不仅影响焊缝成形,而且还影响熔滴过渡的频率,其最佳DLA为0mm;离焦量为-2mm时,其熔深达到最大值(4mm);MAG电流影响焊缝形状,随着MAG电流(100~200A)的增加熔深也增加;最适焊接速度为0.6m/min。利用了电子探针(EPMA)对焊接接头的Mn和Mo元素含量进行了分析,结果表明,焊缝水平方向Mn和Mo元素含量分布均匀,垂直方向Mn和Mo元素含量分布不均匀,并且其含量均大于母材。为了分析焊缝金属的显微组织,将焊缝分成了两个区域,即电弧作用区(PM)和激光作用区(PL)。PM区的组织主要由贝氏体及马氏体组成,其次还含有少量铁素体;PL区的组织主要由马氏体及贝氏体组成,其次还含有少量铁素体。焊接接头的硬度分布峰值出现在HAZ的过热区,其最大值为382HV。力学性能实验结果表明,激光-MAG电弧复合焊接接头的最大抗拉强度为680.78~687.98MPa,延伸率为18.72~20.83%,断裂位置在母材上;冲击试验温度在-60~15℃范围内,对应的冲击功范围为15.89~81.29J。