殷钢薄板材料激光焊接试验研究

发布时间：2017-04-24 19:05

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【摘要】： 殷钢Invar36是一种典型的低膨胀合金，室温下是单相奥氏体组织，可以用来制造精密仪器、仪表中要求尺寸不变的零件，各种科学仪器的结构元件，显像管的荫罩设计，液态气体容器，，以及航空工业用复合材料精密模具等。特别是近年来随着微电子工业的发展，光刻机中殷钢材料的应用越来越广泛，关于殷钢的焊接技术和性能研究变得十分必要。 使用激光焊接薄板殷钢Invar36是一种新型的殷钢焊接方法，目前还未形成成熟的工艺，因此开展关于激光焊接薄板殷钢Invar36的研究具有重要的理论意义和应用价值。本文以Nd：YAG毫秒脉冲激光器做为焊接热源，对薄板殷钢Invar36激光热传导焊接进行了理论分析和实验研究。 根据Nd：YAG脉冲激光特点，采用一维热传导模型详细论述了脉冲激光热传导焊接的加热和熔融问题。计算了使殷钢Invar36熔化的功率密度阈值并对熔化波前的最大穿透深度进行了讨论，并对激光焊接工艺参数的选择进行了初步分析。 采用单因素法对两种不同厚度(0.5mm和0.8mm)薄板殷钢Invar36进行了单道平板扫描试验，研究了工艺参数(包括激光功率、脉冲宽度、扫描速度和离焦量)变化对薄板殷钢Invar36激光焊接结果的影响，并结合激光热传导焊接原理对试验结果进行了分析；通过对单道平板扫描焊缝熔深、熔宽、表面形貌和质量的检测和分析得到焊接两种不同厚度薄板殷钢Invar36的合理工艺参数组合，利用所选参数进行激光对焊。 采用金相显微镜、X射线衍射仪、万能拉伸试验机、显微硬度计和能谱仪等分析测试手段检测了薄板殷钢Invar36激光对焊接头的显微组织、相组成、显微硬度、力学性能和化学成分等，并对检测结果进行了分析和讨论。 本文针对激光热传导焊接机理、焊接参数选择以及焊接质量检测方面进行了综合研究。本文的工作为薄板殷钢Invar36激光焊接的广泛应用提供了理论和技术支持，丰富了殷钢Invar36焊接方法。
【关键词】：激光焊接 殷钢 单道平板扫描 对焊
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 工程背景10-11
• 1.2 殷钢材料的基本特性11-14
• 1.2.1 殷钢材料的化学成分11-12
• 1.2.2 殷钢材料的热膨胀特性12-14
• 1.2.3 殷钢材料的力学特性14
• 1.3 课题提出及国内外研究现状14-17
• 1.3.1 课题提出14-15
• 1.3.2 激光焊接的优势15-16
• 1.3.3 激光焊接技术的发展和应用16-17
• 1.4 本课题工作的主要内容17-19
• 2 激光焊接的基本原理19-28
• 2.1 激光加工物理基础19-20
• 2.2 激光焊接分类20
• 2.3 焊接过程中激光与材料的相互作用20-22
• 2.3.1 光的反射和吸收20-22
• 2.3.2 材料的加热22
• 2.3.3 材料的熔化和汽化22
• 2.3.4 激光作用终止，熔化金属凝固22
• 2.4 激光热导焊的机理22-23
• 2.5 激光热传导接焊功率密度阈值和最大穿透深度23-27
• 2.5.1 激光热传导焊功率密度阈值的计算23-25
• 2.5.2 激光热传导焊熔化波前最大穿透深度的讨论25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 3 试验条件及方法28-40
• 3.1 试验设备和装置28-30
• 3.1.1 激光器设备条件28-29
• 3.1.2 检测条件29-30
• 3.2 试验材料30
• 3.3 试验参数的选择30-36
• 3.3.1 激光功率密度31-32
• 3.3.2 脉冲宽度32-33
• 3.3.3 焊接速度和脉冲频率33-34
• 3.3.4 离焦量对焊接的影响34-36
• 3.3.5 试验参数选择举例36
• 3.4 试验方法36-38
• 3.4.1 试样预处理36-37
• 3.4.2 试样焊接试验37-38
• 3.4.3 焊接试样质量检测38
• 3.5 本章小结38-40
• 4 激光焊接试验40-52
• 4.1 单因素激光焊接试验40-42
• 4.2 0.5mm殷钢薄板单道平板扫描试验42-49
• 4.2.1 激光功率P_w/单脉冲能量E的影响42-44
• 4.2.2 脉宽的影响44-46
• 4.2.3 焊接速度的影响46-47
• 4.2.4 离焦量的影响47-49
• 4.3 0.8mm殷钢薄板单道平板扫描试验49-51
• 4.4 本章小结51-52
• 5 激光对焊质量检验及分析52-62
• 5.1 表面形貌分析52-53
• 5.2 金相检验53-54
• 5.3 化学成分检测和物相分析54-57
• 5.4 显微硬度检测57-59
• 5.5 拉伸性能检测59-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王威;董炜;赵虹;封海锋;;LNG船的Invar钢焊接参数的选择与数值模拟[J];现代焊接;2012年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 吉沐园;薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制[D];江南大学;2011年

2 刘文;焊接残余应力对LNG船液舱舱壁疲劳寿命的影响[D];大连理工大学;2011年

3 柳春恕;铁素体不锈钢焊接工艺及焊接接头腐蚀行为研究[D];沈阳航空航天大学;2011年

4 尹波;殷钢厚板材料激光焊接技术实验研究[D];大连理工大学;2009年

5 张维哲;304不锈钢薄板激光焊接技术研究[D];大连理工大学;2009年

6 黄松;TA15钛合金激光焊接温度场的测量与焊缝特征研究[D];武汉理工大学;2012年

7 王显栋;LNG船液舱维护系统殷钢薄膜焊接接头疲劳寿命分析[D];大连理工大学;2013年

8 张天武;激光焊接工艺对Fe-Ni合金焊缝质量的影响[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：324778