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船用钢板T型接头CO2激光复合焊

2013-11-07 11:02
华静一
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  造船业是国家的命脉工业。在造船工业中,需要大量的接头连接,而70%的连接是T型接头。传统的T型接头一般采用电弧焊,但电弧焊存在其固有的缺点,成形差,焊接效率低,热影响区较大,熔深一般比较低。激光复合焊的高能量密度而具有低热输入、高焊速、大深宽比焊缝、窄热影响区、极小的焊接变形等特点,焊接的T型接头具有高效,成形美观,较小的焊接变形的优势,焊接接头的力学性能优异。用激光焊接代替传统的电弧焊接对造船业有潜在的优势和前景。

  采用CO2激光-MIG复合焊接技术,对常用的14mm厚CCS-A船用钢板的T型接头进行双面焊接,并分析其微观组织和硬度。母材为板厚14mm的CCS-A船用钢板,焊丝为Φ1.2mm的JM56,其化学成分如表1所示。实验采用德国TRUMPF生产的CO2激光器,其最大输出功率为15kW,激光波长为10.6μm,焦距为350mm。

  焊接速度为1.1m/min,激光功率为9~12kW,离焦量为-2mm,送丝速度为11.5m/min,MIG焊丝伸出长度为16mm,激光电弧间距为4mm左右。

  在激光MIG复合焊接此T形接头时,采用不开坡口的双面焊接工艺,激光与面板角度为8°。其他优化确定的焊接工艺参数还包括:侧吹气体为纯He,流量为30L/min;保护气体为75He%+25Ar%,流量为30L/min;激光距腹板的距离为1mm左右。

  焊接结果表明,激光MIG复合焊接后T形接头的焊缝成形良好,表面干净,飞溅很少,无咬边等缺陷。

  在优化的焊接参数条件下,双面T型焊接能完全焊透14mm厚的钢板,焊缝表面成形美观,呈现凹形。焊缝质量(无裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷)宏观检测符合GJB要求。

  复合焊接焊缝组织为针状铁素体+马氏体+少量粒贝;熔合区为铁素体+粒贝+少量马氏体;粗晶区为粗大马氏体,但范围较窄,降低了其对接头性能影响;细晶区主要为细小的马氏体;不完全重结晶区为针状铁素体+原始铁素体+马氏体。

  T型双面焊接第二道焊接热输入使第一道焊缝细晶区晶粒长大,硬度降低。复合焊焊接接头硬度呈马鞍形对称分布,由母材逐渐增大,在热影响区细晶区达到最大,在焊缝区又降低,出现一个平台区。接头硬度最大值为375.3HV。

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