武漢法利萊切焊系統(tǒng)工程有限公司,湖北 武漢 436070
摘要:分別研究了激光自熔焊和激光填絲焊焊接工藝對(duì)2 mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶焊接的影響,分析了鐵素體不銹鋼激光焊接的組織轉(zhuǎn)變以及力學(xué)性能變化規(guī)律。結(jié)果表明,相對(duì)于激光自熔焊接,激光填絲焊焊接430鐵素體不銹鋼所獲得的焊縫晶粒更細(xì)小,焊縫成型更均勻、飽滿且焊縫無(wú)凹陷、咬邊等缺陷,接頭抗拉強(qiáng)度優(yōu)于母材,熔合區(qū)硬度值分布更加均勻,最高可達(dá)320HV左右,相對(duì)母材硬度值有顯著提升。430鐵素體不銹鋼在0.1mm和0.3mm對(duì)接間隙下進(jìn)行激光填絲焊均獲得成型良好且力學(xué)性能優(yōu)良的焊接接頭,從而可大大降低對(duì)焊接生產(chǎn)裝配條件的要求。
關(guān)鍵詞:鐵素體不銹鋼;鋼帶;激光焊;激光填絲焊;焊接工藝
0 引言
隨著稀有金屬鎳、鉬、釩等價(jià)格的上漲,奧氏體不銹鋼的應(yīng)用和發(fā)展面臨成本問(wèn)題,并且?jiàn)W氏體不銹鋼的焊接接頭易出現(xiàn)晶間腐蝕、縫隙腐蝕和點(diǎn)蝕等問(wèn)題,而影響其使用性能[1]。鐵素體不銹鋼(Ferrite Stainless Steel,簡(jiǎn)稱FSS)相對(duì)奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō),不含鎳成分,且具有優(yōu)良的耐高溫氧化和氯化物腐蝕的性能[2,3],其低的成本,小的線膨脹系數(shù)小和優(yōu)良的耐熱疲勞性能[4],使得鐵素體不銹鋼可在多種腐蝕介質(zhì)環(huán)境下替代奧氏體不銹鋼使用[5,6]。但由于鐵素體不銹鋼在焊接過(guò)程中不發(fā)生相變,晶粒在加熱后會(huì)發(fā)生顯著長(zhǎng)大,因而采用傳統(tǒng)的焊接方法會(huì)導(dǎo)致其焊接接頭晶粒的嚴(yán)重粗化,從而引起接頭脆化、接頭裂紋等問(wèn)題,嚴(yán)重影響其使用性能[7,8]。因此,有必要尋找新的焊接方法解決上述問(wèn)題,滿足其使用性能。
激光焊接作為高效、環(huán)保的焊接方式,近年來(lái)受到越來(lái)越多的重視。激光焊與傳統(tǒng)的MIG焊相比,具有高能量密度和小光斑尺寸的特點(diǎn),因此在焊接過(guò)程中具有輸入的熱輸入小、焊接速度快、深寬比大和焊接變形小等優(yōu)點(diǎn)[9-11],故其焊接熔化區(qū)體積小于MIG焊,熔池暴露于氧化環(huán)境里的表面積也因此而大大減小。另外,激光焊接速度比MIG焊快2-3倍,熔池暴露于氧化環(huán)境的時(shí)間也可以大大縮短,加之激光焊的熱影響區(qū)很小,使熱影響區(qū)受熱產(chǎn)生的危害程度可降至最低。
目前最常用的激光焊接方法為激光自熔焊接,焊接過(guò)程中并不填充焊絲,只通過(guò)對(duì)母材的加熱熔化從而凝固形成接頭。激光自熔焊焊接過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致母材中一些合金成分的蒸發(fā),從而導(dǎo)致接頭成形不良,甚至產(chǎn)生裂紋和氣孔等缺陷。另外,由于激光聚焦光斑很小,因而激光自熔焊對(duì)接頭裝配間隙和錯(cuò)邊量要求非常高,通常小于 0.1mm[12]。激光填絲焊接技術(shù)可以解決以上激光自熔焊接的局限性,它是通過(guò)填充焊絲或焊料的方式,控制焊縫合金成分和改善接頭顯微組織,最終提高其使用性能[13-15]。
主要研究了2mm厚430鐵素體不銹鋼鋼帶激光填絲焊的焊縫成形、組織和性能,以及相對(duì)于激光焊對(duì)焊縫性能和裝配要求的改善程度,為激光填絲焊接應(yīng)用于鐵素體不銹鋼鋼帶焊接提供理論支持。
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