304不锈钢薄板激光焊接技术研究

发布时间：2017-06-06 22:14

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【摘要】： 304不锈钢作为奥氏体不锈钢的一种,有耐蚀性好、无磁性等优点,具有较高的韧性和塑性,广泛应用于常压容器以及生物工程、化学工程、航空、核工业等领域。近些年来,不锈钢薄板的应用范围更加广泛,在航空航天、电子器件、医疗器械、核工业、机械仪表等方面的应用越来越多。因此,超薄不锈钢制品的封装和焊接变得十分重要。传统的焊接方法难以保证薄板的焊接成形质量,而激光焊接具有传统焊接无法比拟的优点,能有效减少焊接缺陷。304不锈钢薄板焊接技术的研究便是在这种背景下产生的。 根据304不锈钢材料的物理特性,计算了使不锈钢薄板实现熔接所需的功率密度,并确定了焊接方式。简要分析了薄板穿透焊的机理,并对激光焊接工艺参数进行了分析和选择。采用单因素试验方法对0.3mm厚的304不锈钢板进行了对焊试验,研究了工艺参数变化对焊接接头的影响,并结合焊接原理对试验结果进行了分析;通过对焊缝熔透性、表面形貌的分析,对焊接工艺参数组合进行优化,获得良好的焊接接头。 利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计等分析仪器检测了薄板焊接接头的显微组织、相组成、硬度和力学性能,并对检测结果进行了分析和讨论。 结合试验结果和检测数据,对焊接温度场利用通用有限元软件ANSYS的热分析模块进行了数值模拟。分析了焊接温度场的分布规律,对进一步分析薄板的焊接变形机理打下基础。
【关键词】：304不锈钢 薄板 激光焊接 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题来源9
• 1.2 奥氏体不锈钢特性9-10
• 1.3 国内外相关技术研究现状10-17
• 1.3.1 熔化极气体保护电弧焊(MAG)10-11
• 1.3.2 钨极氩弧焊(TIG)11-12
• 1.3.3 搅拌摩擦焊(FSW)12-16
• 1.3.4 不锈钢激光焊接技术的研究进展16-17
• 1.4 激光焊接数值模拟进展17-18
• 1.5 课题主要研究工作18-20
• 2 激光与金属材料作用的理论基础20-28
• 2.1 材料对激光的吸收规律20-22
• 2.2 激光焊接分类22-23
• 2.2.1 热传导焊接22
• 2.2.2 激光深熔焊22-23
• 2.3 激光焊接参数的选择23-27
• 2.3.1 激光脉冲波形23-24
• 2.3.2 激光功率密度24-25
• 2.3.3 焊接速度25
• 2.3.4 离焦量25-26
• 2.3.5 激光脉冲宽度26
• 2.3.6 激光光斑直径26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 激光焊接试验及参数优化28-41
• 3.1 试验方案28-30
• 3.1.1 试验设备28-30
• 3.1.2 试验材料30
• 3.1.3 试验方法30
• 3.2 激光焊接参数对焊接接头成形影响30-38
• 3.2.1 激光功率/单脉冲能量的影响30-33
• 3.2.2 激光脉宽的影响33-35
• 3.2.3 焊接速度的影响35-37
• 3.2.4 离焦量的影响37-38
• 3.3 工艺参数的优化38
• 3.4 焊接变形的产生和控制38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 焊接接头质量和性能检测41-47
• 4.1 焊接接头金相组织分析41-42
• 4.1.1 金相试样制备41
• 4.1.2 焊接接头显微组织特征41-42
• 4.2 硬度检测42-43
• 4.3 拉伸强度检测43-44
• 4.4 X射线衍射分析44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 5 焊接温度场模拟47-62
• 5.1 热源模型48-49
• 5.2 网格划分及边界条件加载49-56
• 5.2.1 材料属性49-51
• 5.2.2 模型建立51
• 5.2.3 单元选择51-52
• 5.2.4 网格划分52-54
• 5.2.5 热传递基本方式54-55
• 5.2.6 边界条件55-56
• 5.3 移动热源的加载与求解56-57
• 5.3.1 移动热源的加载56-57
• 5.3.2 求解设置57
• 5.4 模拟结果分析57-61
• 5.5 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 袁巍;李新华;;薄板焊接温度场有限元分析[J];湖南农机;2010年09期

2 骆公序;潘涌;姜兆华;张同兴;;光纤激光器不锈钢薄片焊接工艺[J];应用激光;2010年04期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 卢宇峰;陆皓;;激光焊接圆锥体热源模型及参数研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 张亚楠;双面超薄不锈钢复合板激光焊接性研究[D];太原理工大学;2011年

2 卢德华;翻领成型器的成型关键技术研究[D];江南大学;2011年

3 陈庆雷;SUS301L奥氏体不锈钢激光焊接头组织与力学性能的研究[D];吉林大学;2012年

4 赵文龙;同轴型光电子器件激光焊接系统的误差分析与焊接工艺研究[D];中南大学;2012年

5 陆文龙;同轴型激光器的耦合对准与焊后偏移研究[D];中南大学;2012年

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本文编号：427611