船用高强钢的激光电弧复合焊接工艺与性能研究.doc

船用高强钢的激光电弧复合焊接工艺与性能研究随着世界造船业的发展,船体结构已经逐渐采用更高强度级别的钢来代替传统结构用钢。EH36是高强度级别用钢,目前为止采用更多的还是传统焊接方法进行焊接,虽然可以满足船级社的要求,但焊缝表面易产生凹陷和咬边等缺陷、背面易产生焊瘤、焊接变形大及焊接效率低等问题。激光-电弧复合焊接方法不仅可以避免上述缺陷,而且可以显著提高效率。但是采用此种焊接方法对船板焊接工艺以及性能的研究还处于初级阶段,所以对其进一步的研究很有重要意义。本试验选择14mm厚的EH36,采用激光-电弧复合热源系统进行焊接,研究不同的工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明:激光功率决定焊缝的熔深,焊接速度决定焊缝的上下宽度,送丝速度只影响焊缝上表面的宽度,光丝间距和热源先后顺序对焊缝熔宽影响较小,对焊缝成形质量影响较大。在最佳焊接工艺参数条件下,焊缝成形良好且无焊接缺陷存在;对母材和焊缝进行XRD衍射分析,结果表明焊缝和母材金属相主要由α-Fe固溶体组成;焊缝金属的显微组织由多量马氏体、少量贝氏体及微量铁素体组成,焊接热影响区(HAZ)组织以板条状马氏体为主、贝氏体为辅,与焊缝金属相比,HAZ过热区的马氏体量更多和尺寸更大;焊缝金属的硬度高于母材,激光作用区焊缝金属硬度高于电弧作用区焊缝金属硬度,激光作用区HAZ硬度低于电弧作用区HAZ硬度;常温下焊接接头平均抗拉强度为569.4Mpa、平均屈服强度为422.25Mpa、延伸率为21%、断面收缩率为49%,拉伸试样的断裂位置在母材金属,拉伸试样断口上布满韧窝,属于塑性断口形貌;在对焊缝进行横向侧弯180°后,在被拉伸的表面上没有产生裂纹;焊缝金属和HAZ金属在室温下的平均冲击功分别为92J和88J,分别约为母材的95%和91%;焊缝冲击试样的断面(中间部分)属于准解理断口形貌;经过静态失重试验、腐蚀形貌和电化学腐蚀试验观察发现焊接接头耐蚀性优于母材,试验性能指标均优于船级社的技术指标要求。