(最新)畢業(yè)設計 奧氏體不銹鋼激光焊接

1、安徽機電職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計設計題目：對平板對接奧氏體不銹鋼的激光焊焊接工藝的研究 系 別 機械工程系 專 業(yè) 焊接技術及自動化 班 級 焊接-班 姓 名 學 號 實習單位 實習部門 2011 2012 學年第一學期目錄第一部分 奧氏體不銹鋼3一、奧氏體不銹鋼的牌號，成分與力學性能 3二、奧氏體鋼的焊接性 41、焊接接頭的晶間腐蝕問題 42、焊接接頭的刀口腐蝕 43、應力腐蝕開裂問題44、焊接接頭的熱裂紋問題 5三、常規(guī)焊接方法奧氏體鋼的焊接工藝 51、焊前準備 52、奧氏體鋼的焊接方法 5(1)焊條電弧焊 5(2)熔化極惰性氣體保護焊7(3)鎢極氬弧焊 8(4)埋弧焊8(5)焊縫的酸洗

2、及鈍化處理9第二部分 激光焊 9一、激光焊概述9二、激光焊原理及特點9三、激光焊的分類及設備9（1）激光焊分類 9（2）激光焊設備10四、激光焊的焊接工藝101、激光焊的能源特性 102、脈沖激光焊的工藝 103、連續(xù)co2激光焊工藝11第三部分 奧氏體不銹鋼的激關焊接工藝121、試驗設計圖 122、試驗母材123、實驗設備124、試驗方法125、正交試驗設計126、拉伸試驗137、試驗結果分析 148、確定焊接工藝參數 159、焊縫質量的檢測 15參考文獻 16第一部分 奧氏體不銹鋼一、奧氏體不銹鋼的牌號，成分與力學性能奧氏體鋼以鉻鎳為主要合金元素。一般奧氏體鋼的含鉻量為wcr=18%，進一

3、步增加含鉻量可提高其對一般酸的耐腐蝕能力。奧氏體不銹鋼主要靠鎳來完成奧氏體化，在此基礎上，有時用少量錳與氮部分取代鎳。在奧氏體鋼中可通過加入鈦或鈮，或把含碳量wc降至0.03%及以下，達到碳的穩(wěn)定化，以防止出現晶間腐蝕。加入鉬可以提高鉻鎳奧氏體不銹鋼的抗點狀腐蝕和縫隙腐蝕能力。常用奧氏體鋼的牌號與成分見表1-1。力學性能見表1-2。表1-1 常用奧氏體鋼的牌號與化學成分w（%）牌號csimnpsnicr其他0cr18ni90.081.002.000.0350.0308.0011.0018.0020.0000cr19ni110.031.002.000.0350.0309.0013.0018.00

4、20.000cr18ni12mo3ti0.081.002.000.0350.03011.0014.0016.0019.00mo:2.503.50ti:5xc%0.700cr18ni11ti0.081.002.000.0350.0309.0013.0018.0020.00ti5xc%0cr19ni9n0.081.002.500.0350.0307.0010.5018.0020.00n:0.100.2500cr18ni10n0.031.002.500.0350.0308.5011.5017.0019.00n:0.120.220cr25ni200.081.002.000.0350.03019.002

5、2.0024.0026.0000cr18ni14mo2cu20.031.002.000.0350.03012.0016.0017.0019.00mo:1.202.75cu:1.002.502cr21ni12n0.150.280.751.251.001.600.0350.03010.5012.5020.0022.00n:0.150.301cr18ni90.081.002.000.0350.0308.0011.0017.0019.003cr18mn12si2n0.220.301.402.2010.5012.500.0600.03017.0019.00n:0.220.330cr23ni130.081

6、.002.000.0350.03012.0015.0022.0024.00表1-2常用奧氏體鋼的熱處理制度及力學性能牌號熱處理0.2mpabmpas0cr18ni9固溶10101150快冷205520406000cr19ni11固溶10101150快r18ni12mo3ti固溶10001100快冷20553040550cr18ni11ti固溶9801150快冷20552040500cr19ni9n固溶10101150快冷27555035502cr21ni12n固溶10101150快冷時效750800空冷43082026200cr25ni20固溶10301150快冷20

7、5520405000cr18ni14mo2cu2固溶10101150快冷1774000406000cr18ni10n固溶10101150快冷24555040501cr18ni9固溶10101150快冷20552040603cr18mn12si2n固溶11001150快冷39068035450cr23ni13固溶10301180快冷2055204060二、奧氏體鋼的焊接性奧氏體不銹鋼具有較高的變形能力并不可淬硬，所以焊接性良好。但是，為了全面保證焊接接頭的質量，往往需要解決一些特殊的問題，如接頭各種形式的腐蝕、焊接熱裂紋、鐵素體含量的控制及相脆化等。1、焊接接頭的晶間腐蝕問題在腐蝕介質作用下，起

8、源于金屬表面沿晶界深入到金屬內部的腐蝕就是晶界腐蝕，晶界腐蝕是一種局部性的腐蝕，它會導致晶粒間的結合力喪失，材料強度幾乎消失，這是一種必須重視的危險的腐蝕現象。奧氏體鋼在加熱到400800時，對晶間腐蝕最為敏感。這是因為當溫度低于400時，碳原子活動能力很弱，cr23c6析出困難而不會形成貧鉻層；當溫度高于800時，晶粒內部的鉻獲得了足夠的動能，擴散到晶界，從而使已形成的貧鉻區(qū)消失。在400800之間，既有易于cr23c6的析出，晶內的鉻原子又不能擴散到晶界，最容易形成貧鉻層，對晶間腐蝕也最為敏感。一般稱400800溫度范圍為敏化溫度區(qū)間。當然，若在400800之間長時間加熱，晶內的鉻原子有足

9、夠的時間擴散，也能使貧鉻層消失，但這需要的時間過長，生產中沒有實用價值。根據奧氏體鋼產生晶間腐蝕的規(guī)律，焊接接頭在冷卻過程中，若在敏化溫度區(qū)停留一定時間，接頭的耐晶間腐蝕能力將降低。整個接頭中以焊縫和峰值溫度在6001000的熱影響區(qū)兩個部位，對時間腐蝕最為敏感，后者稱為敏化區(qū)（圖1-3）。提高焊接接頭耐晶間腐蝕的措施，一般有：（1）降低母材和焊縫中的含碳量；（2）在鋼中加入穩(wěn)定的碳化物形成元素，改變碳化物的類型；（3）焊后進行固溶處理；（4）改變焊縫的組織狀態(tài)等。2、焊接接頭的刀口腐蝕刀口腐蝕是焊接接頭中特有的一種晶間腐蝕，只發(fā)生于含有穩(wěn)定劑鈦、鈮的奧氏體鋼（如0cr18ni11ti、0cr

10、18ni11nb等）的焊接接頭上。腐蝕部位在熱影響區(qū)的過熱區(qū)，開始寬度只有35個晶粒，逐漸可擴大到1.01.5mm。腐蝕一直深入到金屬內部，因形狀似刀刃而得名（圖1-3）。刀口腐蝕一般發(fā)生在焊后再次在敏化溫度區(qū)間加熱時，即高溫過熱與中溫敏化連續(xù)作用的條件下，產生的原因也和cr23c6析出后形成的貧鉻層有關。防止刀口腐蝕的措施有：（1）降低含碳量；（2）減少近縫區(qū)過熱；（3）合理的安排焊接順序；（4）焊后進行穩(wěn)定化處理等。3、應力腐蝕開裂問題金屬在應力和腐蝕介質性介質共同作用下，所發(fā)生的腐蝕破壞叫做應力腐蝕開裂。在不銹鋼中奧氏體鋼比鐵素體鋼或馬氏體剛對應力腐蝕更為敏感。拉應力的存在是產生應力腐蝕

11、開裂的必要條件。影響奧氏體鋼應力腐蝕開裂的又一因素主要是腐蝕介質，腐蝕介質有氯化物水溶液、海水、h2s水溶液、水蒸汽、濃nahco3+nh3+ nacl水溶液等。不銹鋼在使用條件下產生應力腐蝕開裂的影響因素很多，包括鋼的成分、組織和狀態(tài)，介質的種類、溫度、濃度，應力的性質、大小及結構特點等。防止應力腐蝕開裂往往要從多方面采取措施，主要有：（1）正確選用材料；（2）消除產品的殘余應力；（3）對材料進行防蝕處理；（4）改進部件結構及接頭設計等。4、焊接接頭的熱裂紋問題奧氏體不銹鋼焊接時產生的裂紋時熱裂紋，在焊縫和熱影響區(qū)都可能出現。焊縫中主要是結晶裂紋；熱影響區(qū)及多層焊層間金屬，則多為高溫液化裂紋

12、。二者都與由于偏析而導致的晶間液化有關。(1)裂紋產生的原因 奧氏體鋼對熱裂紋比較敏感，主要是由冶金因素決定的，即由鋼的化學成分、組織與性能決定的。(2)防止焊縫結晶裂紋的途徑 主要有以下幾點：1）嚴格控制有害雜質，主要是硫、磷的含量。2）調整焊縫金屬為雙相組織。3）合理進行合金化。4）工藝上的措施。三、常規(guī)焊接方法奧氏體鋼的焊接工藝1、焊前準備為了保證焊接接頭的耐蝕性，防止焊接缺陷，在焊前準備中對下列沒問題應予以特別注意。(1)下料方法的選擇 奧氏體鋼中的含鉻量比較高，用一般的氧乙炔火焰有困難，可用機械切割、等離子弧切割或碳弧氣刨等方法進行下料或坡口加工。(2)焊前處理 為了保證焊接質量，焊

13、前應將坡口及兩側2030mm范圍內的焊件表面清理干凈。(3)表面保護 在搬運、坡口制備、裝配及點焊過程中，應注意避免損傷鋼材表面，以免使產品的耐蝕性能降低，如不允許用利器劃傷鋼材表面及隨意到處打弧等。2、奧氏體鋼的焊接方法（1）焊條電弧焊 焊條電弧焊在不銹鋼焊接中應用最為廣泛，它具有電弧熱量較集中、焊接線能量小、可進行全位置焊接等優(yōu)點。有利于防止接頭過熱，提高耐蝕性能。1）接頭形式和坡口尺寸。奧氏體不銹鋼的焊條電弧焊坡口尺寸見表1-3。表1-3奧氏體不銹鋼焊條電弧焊接頭形式及坡口尺寸接頭形式板厚/mm間隙/mm鈍邊/mm坡口角/231.01.21.41.83.544.5567101.5222.

14、51.01.01.51.55141635231.5260560514512120.51.01.5467121318181.52221.50.31.50.320.32.50.360106010601060102）焊條的選擇。正確選用焊條是保證焊接接頭使用性能的關鍵。表1-4列出了常用奧氏體鋼的焊接材料選用實例。表1-4 常用奧氏體鋼焊接材料選用實例母材牌號工作條件及要求焊條型號焊條牌號埋弧焊焊絲氬弧焊焊絲1cr19ni9300以下，耐熱e30816e30815a102a107h0cr19ni9tih0cr19ni90cr18ni9抗裂紋，抗腐蝕性能要求較高a122h0cr19ni9si2h0cr

15、19ni9ti0cr18ni11 ti300以下，耐熱e34716e34715a132a137h0cr19ni9tial00cr18ni11耐蝕要求高e308l16a002h00cr22ni10h00cr22ni1000cr17ni13mo2ti要求具有耐無機酸、有機酸、堿及鹽腐蝕e31616e31615a202a207h0cr19ni11mo3h00cr17ni13mo2h0cr19ni11mo3h0cr18ni12monb要求優(yōu)良的抗晶間腐蝕能力e31816a21200cr17ni13mo3ti耐非氧化性酸及有機酸腐蝕e308l16e31716a002a242h00cr17ni13mo2h

16、00cr19ni11mo3ti00cr17ni13mo2ti0cr18ni9ti1cr18ni9ti要求一般耐熱及耐腐蝕性e318v16e318v15a232a237h0cr19ni11mo3h00cr17ni13mo23）焊接工藝要點。奧氏體不銹鋼焊接環(huán)境溫度一般不應低于0，否則，熔化情況不好，也容易產生裂紋，但不得對工件預熱。為防止產生晶間腐蝕和熱裂紋，應采用快焊速、窄焊道。為了防止要批發(fā)紅及母材過熱，焊接電流不宜過大，一般比相同直徑的碳鋼焊條小20左右。焊條電弧焊焊接參數見表1-5.表1-5焊條電弧焊焊接參數焊件厚度/mm焊條直徑/mm焊接電流/a平焊立焊仰焊22.04070406040

17、5022.52.5508050705070353.27012070957090584.01301901301451301408125.0160210（2）熔化極惰性氣體保護焊 焊接時的保護氣體可用純ar,ar+o2(c02)或ar+he+c02混合氣。在ar中加入體積分數為1的或23的c02，可以細化熔滴，易于實現射流過渡，提高電弧的穩(wěn)定性。焊絲成分見表1-4。焊接采用直流電源反接（焊絲接正極），焊接電流為相同直徑的碳鋼焊絲的80，一般板厚=625mm用噴射過度， 6mm用短路過渡。兩種過渡形式的焊接參數見表1-6.表1-6 奧氏體鋼熔化極惰性氣體保護焊的焊接參數板厚/mm熔滴過渡形式接頭和坡

18、口形式焊絲直徑/mm焊接電流/a電弧電壓/v焊接速度/mmmin-1焊道數3.26.49.512.71925噴射形坡口，（帶襯墊）60v形坡口對接60v形坡口，1.6mm鈍邊60v形坡口，1.6mm鈍邊90v形坡口，1.6mm鈍邊90v形坡口，1.6mm鈍邊1.61.61.62.42.42.42002502503002753253003503503753503752528272928323132313331335003805001501401201223456781.61.62.02.02.53.2短路角接或搭接形坡口對接角接或搭接形坡口對接角接或搭接角接或搭接0.80.80.80.80.80

19、.88585909010512521222222232345050035030038040011111（3）鎢極氬弧焊 鎢極氬弧焊焊接線能量很低，特別適合焊接對過熱敏感的各種奧氏體鋼。這種方法的主要缺點是生產效率較低、成本高，一般只用于焊接6mm以下的薄板。手工鎢極氬弧焊的焊接參數見表1-7表1-7 奧氏體鋼手工鎢極氬弧焊焊接參數板厚/mm接頭和坡口形式鎢極直徑/mm焊接電流（直流正接）/a焊接速度/mmmin-1焊絲直徑/mm氬氣流量/m3h-1平焊立焊仰焊1.6形坡口對接搭接角接t形接頭1.61.61.61.68010010012080100901007090801007090801007

20、090801007090801003002503002501.61.61.61.60.30.30.30.32.4形坡口對接搭接角接t形接頭1.61.61.61.6100120110130100120110130901101001209011010012090110100120901101001203002503002501.6或2.41.6或2.41.6或2.41.6或2.40.30.30.30.33.2形坡口對接搭接角接t形接頭2.42.42.42.412014013015012014013015011013012014011013011513510512512014011513512014

21、03002503002502.42.42.42.40.30.30.30.35.0形坡口對接(留間隙)搭接角接t形接頭2.42.43.03.02002502252752002502252751502001752251502001752251502501752251502501752253002503002502.42.42.42.40.50.50.50.56.560v形坡口對接搭接角接t形接頭3.03.03.03.02753003003752753003003752002502252752002502252752002502252752002502252751251251251253.03.03

22、.03.00.50.50.50.51360雙y形坡口對接搭接t形接頭或角接5.05.05.03504503754753754752252752302802302802252752302802302801001001003.03.03.00.50.50.5（4）埋弧焊 埋弧焊是一種深熔敷率的焊接方法，具有較高的經濟性，可用來焊接5mm以上的大多數奧氏體鋼。埋弧焊具有熱輸入量高、熔池尺寸大、冷卻和凝固速度較低等特點。埋弧焊時，鉻鎳元素的燒損可有焊絲或焊劑補償，常用奧氏體不銹鋼焊絲見表1-4.焊劑牌號為hj150（無錳中硅中氟型）、hj151、hj172（無錳低硅高氟型）和燒結焊劑sj601、sj6

23、41兩個牌號。（5）焊縫的酸洗及鈍化處理 不銹鋼焊后，焊縫必須進行酸洗、鈍化處理。酸洗的目的是去除焊縫及熱影響區(qū)表面的氧化皮，鈍化的目的是使酸洗的表面重新形成一層無色的致密氧化膜，其耐腐蝕作用。第二部分 激光焊一、激光焊概述激光焊（laser beam welding,lbw）是利用能量密度極高的激光束作為熱源的一種高效精密的焊接方法。與傳統(tǒng)的焊接方法相比，激光焊具有能量密度高、穿透力強、精度高、適應性強等優(yōu)點。作為現代高科技產物的激光焊，已成為現代工業(yè)發(fā)展必不可少的加工工藝。二、激光焊的原理及特點1、激光焊的原理激光是指激光活性物質或稱工作物質受到激勵，產生輻射，通過光放大而產生一種單色性好

24、、方向性強、光亮度高的光束。經透射或反射鏡聚焦后可獲得直徑小于0.01mm、功率密度高達1061012w/cm2的能束，可用作焊接、切割及材料表面處理的熱源。激光焊實質上是激光與非透明物質相互作用的過程，這個過程極其復雜，微觀上是一個量子過程，宏觀上則表現為反射、吸收、加熱、熔化、汽化等現象。2、激光焊的特點與常規(guī)電弧焊方法相比，激光焊具有以下特點。1）聚焦后的激光束密度可達105107w/cm2，加熱速度快，熱影響區(qū)窄，焊接應力和變形小，易于實現深焊和高速焊。2）可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚件時可不開坡口一次成形。3）適宜于常規(guī)焊接方法難以焊接的材料。4）可借助反射鏡使光束達到一般焊接方法無

25、法施焊的部位?？蛇_性好，特別適合于微型零件和遠距離的焊接。5）可穿過透明介質對密閉容器內的工件進行焊接。6）激光束不受電磁干擾，不需真空保護。與此同時，激光焊接也存在一些缺點：1）激光焊難以焊接反射率較高的金屬。2）對焊件加工、組裝、定位要求相對較高。3）設備一次性投資大。三、激光焊的分類及設備1、激光焊的分類按激光對工件的作用方式，激光焊可分為脈沖激光焊和連續(xù)激光焊。脈沖激光焊時，輸入到工件上的能量是斷續(xù)的、脈動的，每個激光脈沖在焊接過程中形成一個圓形焊點。連續(xù)激光焊在焊接過程中形成一條連續(xù)的焊縫。根據實際作用在工件上的功率密度，激光焊可分為傳熱焊（功率密度小于105w/cm2）和深熔焊（小

26、孔焊，功率密度大于106w/cm2）。2、激光焊設備激光焊的設備主要由激光器、光束傳輸和聚焦系統(tǒng)、焊槍、工作臺、電源控制裝置、氣源、水源、操作盤、數按裝置等組成。四、激光焊的焊接工藝1、激光焊的能源特性激光焊是將光能轉化為熱能達到熔化工件實現焊接的。為了更好地應用激光焊，首先應掌握激光的能源特性。（1）功率密度激光作用于固態(tài)金屬表面時，按功率密度不同可產生三種不同加熱狀態(tài)。功率密度較低時僅對表面產生無熔化的加熱，這種狀態(tài)用于表面熱處理或釬焊；功率密度提高時。可產生熱傳導型熔化加熱，用于薄板高速焊及精密點焊；功率密度進一步提高時，則產生熔孔型熔化，激光熱源中心加熱溫度達到金屬的沸點而形成等離子蒸

27、汽用于深熔焊。由此可見，只須調節(jié)激光的功率密度，既能實現不同加工工藝的要求。（2）吸收率激光焊接的熱效應取決于工件吸收光束能量的程度，常用吸收率來表征。研究表明，金屬的吸收率與溫度密切相關。（3）離焦量離焦量是工件表面離激光焦點的距離。工件表面在焦點以內時為負離焦，與焦點的距離為負離焦量；反之為正離焦。離焦量不僅影響工件表面激光光斑的大小，而且影響光束的入射方向，因而對熔深和焊縫形狀有較大的影響。2、脈沖激光焊工藝脈沖激光焊時，每個激光脈沖在焊件上形成一個焊點。焊件是由點焊或點焊搭接成的焊縫方式實現連接的。由于其加熱斑點很小，主要用于微型、精密元件和一些微電子元件的焊接。（1）接頭形式脈沖激光

28、焊加熱斑點微小、約微米數量級，因而用于厚度小于0.01mm的薄片、及微米至幾十微米的薄膜和直徑可小于0.02mm金屬絲的焊接（2）脈沖激光焊工藝參數1）脈沖能量和脈沖寬度 脈沖激光焊時，脈沖能量主要影響金屬的熔化量，脈沖寬度則影響熔深。脈沖能量一定時，脈沖加寬，熔深逐漸增加，當脈沖寬度超過某一臨界值時，熔深反而下降，既不同的材料各有一個最佳脈沖寬度使焊接時熔深最大。2）功率密度pd 激光焊接時焊點的直徑和熔深由熱傳導所決定，通常板厚一定時，焊接所需功率密度也一定，功率密度隨著焊接厚度增加而增加。3、連續(xù)co2激光焊工藝（1）接頭形式及裝配要求傳統(tǒng)的焊接方法使用的接頭形式絕大部分都適合激光焊，但

29、激光焊由于聚焦后的光束直徑很小，因而對裝配的精度要求很高。為了獲得成形良好的焊縫，焊前必須將焊件裝配良好。盡管焊接變形較小，但為了確保焊接過程中焊件間的相對位置不變，最好采用適當的方式裝夾定位。各類激光焊接頭的裝配要求見表2-1表2-1 各類激光焊接頭的裝配要求接頭形式允許最大間隙/mm允許最大錯變量對接接頭0.100.25角接接頭0.100.25t形接頭0.25搭接接頭0.25卷邊接頭0.100.25注：表示母材厚度（2）連續(xù)激光焊的焊接參數1）激光功率 通常激光功率是指激光的輸出功率，沒有考慮激光傳輸和聚焦系統(tǒng)所引起的損失。激光功率主要影響熔深。2）焊接速度 焊接速度影響焊縫的熔深和熔寬。

30、深熔焊時，熔深與焊接速度成反比。在給定材料、給定功率條件下對一定厚度范圍內的焊件進行焊接時，有一最佳的焊接速度范圍與其對應。3）光斑直徑 在射入功率一定的情況下，光斑尺寸決定了功率密度的大小。為了實現深熔焊，焊接時激光焦點上的功率密度必須大于106 w/cm2。4）離焦量 離焦量是工件表面至激光焦點的距離，以f表示。工件表面在焦點以內時為負離焦，與焦點的距離為負離焦量；反之，為正離焦f0。5）保護氣體 深熔焊時，保護氣體有二個作用：一是保護焊縫金屬免受有害氣體的侵襲，防止氧化污染；二是抑制等離子體的負面效應。第三部分 奧氏體不銹鋼的激光焊接工藝研究一、試驗設計圖完成如圖1所示的平板對接奧氏體不

31、銹鋼的激光焊接工藝圖1 激光焊焊件裝配圖二、試驗母材1選取典型奧氏體不銹鋼，牌號為1cr18ni9。奧氏體不銹鋼具有較高的變形能力并不可淬硬，所以焊接性良好。規(guī)格為30mm20mm0.2mm。 21cr18ni9化學成分和力學性能見表1和表2：表1 1cr18ni9的化學成分w（%）牌號csimnpsnicr1cr18ni90.081.002.000.0350.0308.0011.0017.0019.00表2 1cr18ni9的熱處理制度及力學性能牌號熱處理0.2mpabmpas1cr18ni9固溶10101150快冷2055204060三、試驗設備本實驗采用jhm-1gxy-300e型脈沖激

32、光焊機。四、試驗方法將待焊母材（30mm20mm0.2mm的1cr18ni9奧氏體不銹鋼片）的對接端面和上表面用砂紙打磨，去除表面氧化層和油污，然后固定在激光焊接工作臺上進行焊接。焊接時采用氬氣進行保護，氬氣流量為5l/min,聚焦鏡的焦距為55mm，焊接速度固定為150mm /min,光斑直徑為0.3mm，焊接電流、脈沖寬度和脈沖頻率根據正交試驗表進行組合。五、正交試驗設計經上述參數焊接表明，在光斑直徑、焊接速度、保護氣體種類和流量一定的情況下，影響脈沖激光焊焊接接頭質量的主要因素有焊接電流、脈沖寬度、脈沖頻率和離焦量。還有，當焊接電流小于80a時產生焊縫未熔合現象，大于84a時焊縫金屬氣化

33、嚴重、發(fā)生燒穿；減小脈沖頻率可減少焊縫單位長度的熱量、有助于改善焊縫燒穿，但頻率的減少同時降低了焊點之間的搭接量，容易產生未熔合缺陷；脈沖寬度減小，單個脈沖傳輸給焊縫的熱量也減少了，避免燒穿的發(fā)生；當脈沖寬度過小，脈沖能量也很小，容易導致未焊透；薄板焊接時，若采用負離焦量，由于激光焦點深入焊件內部，熱量集中，很容易產生燒穿；若采用正離焦量，激光焦點距離焊件有一定距離，此時,激光能量自上而下輸入，焊件接收能量有一定的層次，熱量得到一定的控制，焊縫成形美觀，所以應采用正離焦量。在設計正交試驗時，把離焦量固定為合適值，主要對焊接電流、脈沖寬度和脈沖頻率進行正交試驗設計。預試驗已經探索出焊接電流的范圍

34、為8084a，脈沖寬度范圍為1.82.2ms，脈沖頻率范圍為1822hz，每個因素確定3個水平，取值如表3所示。采用l9(33)三因素三水平正交表安排試驗，正交實驗設計方案如表4所示。按表4安排試驗，焊后對每個試樣進行標號，為后續(xù)試驗做準備。表3-1 正交試驗因素水平表編號焊接電流/a脈沖寬度/ms脈沖頻率/hz1801.8182822.0203842.222表3-2 正交試驗設計方案編號設計方案焊接電流/a脈沖寬度/ms脈沖頻率/hz1a1 b1 c1801.8182a1 b2 c2801.8183a1 b3 c3801.8184a2 b1 c2822.0205a2 b2 c3822.020

35、6a2 b3 c1822.0207a3 b1 c3842.2228a3 b2 c1842.2229a3 b3 c2842.222六、拉伸試驗對于采用脈沖激光焊接的超薄不銹鋼產品，由于使用時主要考慮其承受載荷的能力，因此采用抗拉強度作為工藝參數的主要評定標準。將按正交試驗焊接好的試樣按每一種規(guī)范下的焊接試板切成兩組長60mm、寬14mm的拉伸試樣，在電子精密拉伸實驗機上測試其拉斷時最大拉力，取兩次拉伸試樣最大拉力的平均值作為該焊接規(guī)范下接頭的抗拉力，然后計算其拉強度。數據記錄如表5所示。其中編號與正交設計試驗對應。七、試驗結果分析各實驗號對應的焊接接頭的抗拉強度及其極差分析如表6所示，表中t1，

36、t2，t3分別表示因素a，b，c的第1，2，3水平的抗拉強度之和，r為極差。從表的分析結果可知，因素a、b、c對應的水平分別為2，2，3時，抗拉強度最大，也即工藝參數為a2b2c3（焊接電流為82a、脈沖寬度為2.0ms、脈沖頻率為22hz）時能獲得最大抗拉強度，該組工藝參數為最佳工藝參數。該組工藝參數正好對應表中實驗號為5的參數，抗拉強度是九組實驗中最大的。并且由表中的極差分析，我們還可以得出焊接電流對焊縫抗拉強度的影響最大，其次是脈沖寬度，影響最小的是脈沖頻率。測試同樣尺寸母材的抗拉強度為582mpa，也即最佳工藝參數時焊接接頭的承載能力達到母材的99%，焊接接頭的承載能力和母材基本匹配。

37、表3-3 拉伸試驗數據編號母材123456789第一次/kn1.621.331.431.471.561.611.571.541.581.47第二次/kn1.641.471.541.551.581.631.6156581.43平均/kn1.631.401.491.511.571.621.591.55591.45抗拉強度/mpa582500532539561579568554569518表3-4 正交試驗結果分析編號設計方案焊接電流/a脈沖寬度/ms脈沖頻率/hz抗拉強度/mpa1a1 b1 c1801.8185002a1 b2 c2801.8185323a1 b3 c3801.8185394a2

38、 b1 c2822.0205615a2 b2 c3822.0205796a2 b3 c1822.0205687a3 b1 c3842.2225548a3 b2 c1842.2225699a3 b3 c2842.222518y=546.7t1157116151637t2170816251662t3146116801672r1376535八、確定焊接工藝參數利用上述研究方法，確定焊接工藝參數如表3-5所示：表3-5 焊接工藝參數焊接層次焦距（mm）焊接電流（a）脈沖寬度（ms）脈沖頻率（hz）光斑直徑（mm）焊絲速度（mm/min）氣體流量 （lmin）1551003.0220.31505九、焊縫

39、質量的檢測1、外觀檢查 焊縫成形美觀，無表面缺陷 無氣孔燒穿等缺陷2、內部探傷 外觀檢查合格后，按jb4730-2005進行100%x射線檢測，結果符合標準的級要求。3、理化試驗 如表3-6所示。表3-6力學性能檢驗結果rm（mpa）彎曲沖擊功500合格合格5054、結論 以上數據完全達到標準所規(guī)定的要求，表明此焊接工藝完全能獲得優(yōu)良的焊接質量?？偨Y畢業(yè)論文是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的較為系統(tǒng)的設計使我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際焊接問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范

40、以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。雖然畢業(yè)設計內容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。 在這里特別感謝一下老師們的言傳身教，我們就要離去之時，祝我可愛的老師們身體健康！萬事如意！參考文獻1 英若采主編 . 熔焊原理及金屬材料焊接 . 北京：機械工業(yè)出版社，20102 中國焊接協(xié)會編 . 焊接標準匯編（1996）. 第1版.北京：中國標準出版社，19973 陳伯蠡編 . 金屬焊接性基礎 . 北

41、京：機械工業(yè)出版社，19824 陳伯蠡編 . 金屬冶金原理 . 北京：清華大學出版社，19915 劉世榮主編 . 金學與熱處理 . 北京：機械工業(yè)出版社，19976 李啟波著 . 超薄不銹鋼微激光焊接工藝的研究及應用 . 現代焊接7 周振豐主編 . 焊接冶金學（金屬的焊接性）. 北京：機械工業(yè)出版社，1995 葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀

42、薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄

43、蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁

44、薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅

45、蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀

46、蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄

47、蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋

48、螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁蒅薄螄羀芇蒀螄肅蒃莆袃膅芆蚄袂襖蒁薀袁羇芄蒆袀腿葿蒂衿芁莂螁袈羈膅蚇袈肅莁薃袇膆膃葿羆裊荿蒞羅羈膂蚄羄肀莇薀羃節(jié)膀薅羂羂蒅蒁羂肄羋螀羈膇蒄蚆羀艿芇薂聿羈蒂蒈蚆肁芅莄蚅膃蒀螃蚄羃芃蠆蚃肅蕿薅螞膇莁蒁蟻芀膄蝿蝕罿莀蚅螀肂膃薁蝿膄莈蕆螈襖膁莃螇肆莆螂螆膈艿蚈螅芁