造船業(yè)是國家的命脈工業(yè)。在造船工業(yè)中,需要大量的接頭連接,而70%的連接是T型接頭。傳統的T型接頭一般采用電弧焊,但電弧焊存在其固有的缺點,成形差,焊接效率低,熱影響區(qū)較大,熔深一般比較低。激光復合焊的高能量密度而具有低熱輸入、高焊速、大深寬比焊縫、窄熱影響區(qū)、極小的焊接變形等特點,焊接的T型接頭具有高效,成形美觀,較小的焊接變形的優(yōu)勢,焊接接頭的力學性能優(yōu)異。用激光焊接代替?zhèn)鹘y的電弧焊接對造船業(yè)有潛在的優(yōu)勢和前景。
采用CO2激光-MIG復合焊接技術,對常用的14mm厚CCS-A船用鋼板的T型接頭進行雙面焊接,并分析其微觀組織和硬度。母材為板厚14mm的CCS-A船用鋼板,焊絲為Φ1.2mm的JM56,其化學成分如表1所示。實驗采用德國TRUMPF生產的CO2激光器,其最大輸出功率為15kW,激光波長為10.6μm,焦距為350mm。
焊接速度為1.1m/min,激光功率為9~12kW,離焦量為-2mm,送絲速度為11.5m/min,MIG焊絲伸出長度為16mm,激光電弧間距為4mm左右。
在激光MIG復合焊接此T形接頭時,采用不開坡口的雙面焊接工藝,激光與面板角度為8°。其他優(yōu)化確定的焊接工藝參數還包括:側吹氣體為純He,流量為30L/min;保護氣體為75He%+25Ar%,流量為30L/min;激光距腹板的距離為1mm左右。
焊接結果表明,激光MIG復合焊接后T形接頭的焊縫成形良好,表面干凈,飛濺很少,無咬邊等缺陷。
在優(yōu)化的焊接參數條件下,雙面T型焊接能完全焊透14mm厚的鋼板,焊縫表面成形美觀,呈現凹形。焊縫質量(無裂紋、氣孔和夾渣等焊接缺陷)宏觀檢測符合GJB要求。
復合焊接焊縫組織為針狀鐵素體+馬氏體+少量粒貝;熔合區(qū)為鐵素體+粒貝+少量馬氏體;粗晶區(qū)為粗大馬氏體,但范圍較窄,降低了其對接頭性能影響;細晶區(qū)主要為細小的馬氏體;不完全重結晶區(qū)為針狀鐵素體+原始鐵素體+馬氏體。
T型雙面焊接第二道焊接熱輸入使第一道焊縫細晶區(qū)晶粒長大,硬度降低。復合焊焊接接頭硬度呈馬鞍形對稱分布,由母材逐漸增大,在熱影響區(qū)細晶區(qū)達到最大,在焊縫區(qū)又降低,出現一個平臺區(qū)。接頭硬度最大值為375.3HV。
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