一种907a高强钢t型接头激光焊接加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料加工工程技术，尤其是金属加工领域，是一种材料激光焊接加工的方法。
【背景技术】
[0002]船舶建造的轻量化是人类应对环境恶化和能源短缺的必然趋势，结合性能优良的低合金高强钢与激光焊接优点的焊接三明治板在造船行业中具有广阔的应用前景。节能减排，建立资源节约、环境友好型社会是人类社会发展下的一大共识。当前，在船舶的制造过程当中，有效减少能耗、降低排放量以及保证安全性的主要措施之一就是应用轻量化技术，必须足够的重视。激光焊接速度快，生产效率高，无机械接触；当采用深熔焊接时，激光焊缝的深宽比大；其热输入量小，焊缝宽度小，热影响区小，焊后的工件变形也小；加热和冷却速度非常快，焊缝晶粒细小，焊缝质量高。光纤激光器具有光束质量好、输出功率高、结构紧凑、能采用光纤传输等诸多优点，在焊接等许多领域具有良好的应用前景。激光焊接不但可提高焊接生产效率，而且可以大大降低焊缝热影响区的宽度，减少焊缝内部缺陷如气孔、未焊透、夹渣等的产生，明显提高焊接接头的综合性能。
[0003]本发明以光纤激光焊接高强钢三明治板为主要研宄对象，通过硬度测试、机械性能测试、光学和扫描电子显微镜进行微观组织形貌观察等方法对激光焊接接头的焊接质量、工艺参数对焊缝成形规律、微观组织和机械性能进行了系统的研宄，通过合适的焊接工艺焊接得到质量良好的激光焊接三明治板，为后续激光焊接制造三明治结构板等相关领域提供可靠的基础数据和建议。
【发明内容】
[0004]本发明旨在提供一种907A高强钢T型接头激光焊接加工方法。该工艺为T型接头激光双道次焊接的工艺方法，可以提高907A高强钢T型接头激光焊的强韧性，以提高零件使用寿命。
[0005]一种907A高强钢T型接头激光焊接的工艺加工方法，其工艺过程包括:
[0006](I)T型接头由上底板和下底板以及位于上下底板之间的腹板组成，在上底板或下底板的待焊位置铣出浅槽，去除待焊位置的油漆并磨平；可用砂轮片去除待焊位置的油漆，然后用砂纸磨平；上、下底板和腹板为907A薄钢板，可通过机械加工获得。
[0007](2)清洗焊接表面，去除脏物、油污等，优选用丙酮清洗。油脂会引起气孔、裂纹和氢脆等缺陷，因此，焊接前使用丙酮清洗焊接表面，去除脏物、油污等。然后；再将上底板、下底板和腹板固定，构成907A高强钢T型接头。
[0008]通过事先制定的夹具将面板及芯板安装固定在工作台上；
[0009](3)对907A高强钢T型接头进行激光焊接，为双道次激光焊接，工艺参数为:激光功率3000?5000W，焦点位置光斑直径280?320 μ m，焦距为300?320mm，焊接速度为1.2?2.lm/min，离焦量-1Omm?-25mm，焊接时采用侧吹氩气或氦气作为焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，且双道次焊接时光斑中心间距为0.3?0.7mm。
[0010]优选的，焦点位置光斑直径300 μ m，焦距为310mm。
[0011]优选的，步骤(3)中双道次焊接时光斑中心间距为0.5mm。
[0012]优选的，步骤(3)的保护气流量为15?30L/min，更优选为25L/min。
[0013]上述激光工艺加工方法所得到的907A高强钢T型接头更为强韧，可提高零件使用寿命。单道焊时，激光焊接焊缝组织细小，为板条马氏体；焊接热影响区很窄，约为1_，其组织由较粗的板条马氏体和少量残余奥氏体过渡到板条马氏体、残余奥氏体和少量的析出碳化物；焊缝和热影响区显微硬度均高于母材，焊缝显微硬度在330?360HVa2之间，T型接头拉脱断裂兼有延性断裂和脆性断裂，裂纹从两侧逐渐扩展至中心最后在焊缝中心位置发生解理断裂。相比于单道次激光焊时焊缝显微硬度偏高，接头强度不足，采用双道次焊时由于第一道焊余热的作用，马氏体含量有所减少，从而提高了接头的强韧性。本发明可以用于提高907A高强钢激光焊的强韧性，以提高零件使用寿命。
【附图说明】
[0014]图1为本发明T型接头单道与双道次激光焊接的形貌，其中(a)为T型接头单道激光焊接形貌，(b)为T型接头双道激光焊接形貌。
[0015]图2为本发明T型接头单道激光焊焊缝组织的SEM照片，(a)为单道激光焊焊缝组织的SEM照片，(b)为双道激光焊焊缝组织的SEM照片。
[0016]图3为本发明T型接头激光焊焊缝断口组织的SEM照片，(a)为单道激光焊焊缝断口组织的SEM照片，(b)为双道激光焊焊缝断口组织的SEM照片。
[0017]图4为T型接头单道次激光焊焊缝的硬度曲线图。
[0018]图5为T型接头双道次激光焊焊缝的硬度曲线图。
【具体实施方式】
[0019]下面对本发明的实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0020]实施例1
[0021](I)通过机械加工获得907A薄钢板，其原始尺寸为300mmX 200mmX 3mm(上底板、下底板)和200mmX 120mmX 3mm(腹板)，在面板(上、下底板)一面的三个待焊位置铣出浅槽，采用砂轮片去除待焊位置的油漆，然后用砂纸磨平。
[0022](2)由于脏污、灰尘、油脂会引起气孔、裂纹和氢脆等缺陷，因此，焊接前使用丙酮清洗焊接表面，去除脏物、油污等。然后，通过事先制定的夹具将上下底板(面板)及芯板(腹板)安装固定在工作台上。
[0023](3)对907A高强钢T型接头进行单道次激光焊接，工艺参数为:激光功率为4500W，焦点位置光斑直径300um，焦距为310mm，焊接速度为1.5m/min，以及-15mm的离焦量，焊接时采用侧吹氩气作为焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，保护气流量25L/
mino
[0024]结果显示，激光焊接热影响区很窄，如图1(a)所示。高倍组织SEM照片如图2(a)所示，其组织由较粗的板条马氏体和少量残余奥氏体过渡到板条马氏体、残余奥氏体和少量的析出碳化物。图3(a)为试样拉伸断口形貌特征，单道焊断口兼有脆性与塑性断裂的特征。
[0025]对焊接接头进行显微维氏硬度测试，加载时间15s，载硬度荷200gf，两点间间隔0.1mm，测试曲线如图4所示，焊缝处由于激光加热冷却过程中马氏体的生成，使得其硬度值高于母材本身。
[0026]实施例2
[0027](I)通过机械加工获得907A薄钢板，其原始尺寸为300mmX200mmX3mm(上、下底板)和200mmX 120mmX3mm(腹板)，在面板(上、下底板)一面的三个待焊位置铣出浅槽，采用砂轮片去除待焊位置的油漆，然后用砂纸磨平。
[0028](2)由于脏污、灰尘、油脂会引起气孔、裂纹和氢脆等缺陷，因此，焊接前使用丙酮清洗焊接表面，去除脏物、油污等。然后，通过事先制定的夹具将面板(上下底板)及芯板(腹板)安装固定在工作台上。
[0029](3)对907A高强钢T型接头进行双道次激光焊接，与实施例1参数设置一样，且双道次焊接时光斑中心间距为0.5mm。
[0030]结果显示，激光焊接热影响区很窄，如图1(b)所示。高倍组织SEM照片如图2(b)所示，其组织由较粗的板条马氏体和少量残余奥氏体过渡到板条马氏体、残余奥氏体和少量的析出碳化物，且比单道焊组织更加均匀与细小。图3(b)为试样拉伸断口形貌特征，呈现明显的韧窝特征，属于延性断裂。结果显示，与实施例1的单道次激光焊接工艺相比，双道次焊接得到的T型接头的强韧性提高。
[0031]对焊接接头进行焊缝的硬度测试，相对于单道次激光焊，由于前一道次焊接余热的作用，硬度值有所降低，更接近于母材。硬度测试曲线如图5所示。
【主权项】
1.一种907A高强钢T型接头激光焊接加工方法，其特征在于，步骤包括: (1)取907A薄钢板分别作为底板和腹板，在底板待焊位置铣出浅槽，去除待焊位置的油漆，用砂纸磨平； (2)清洗焊接表面，并将底板和腹板固定制成T型接头； (3)对T型接头进行激光焊接，为双道次激光焊接，工艺参数为:激光功率3000?5000W，焦点位置光斑直径280?320 μ m，焦距为300?320mm，焊接速度为1.2?2.lm/min，离焦量-1Omm?-25mm，焊接时采用侧吹氩气或氦气作为焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，且双道次焊接时光斑中心间距为0.3?0.7mm。2.权利要求1所述的907A高强钢T型接头激光焊接加工方法，其特征在于，步骤(3)双道次焊接时光斑中心间距为0.5mm。3.权利要求1所述的907A高强钢T型接头激光焊接加工方法，其特征在于，步骤(3)的保护气流量为15?30L/min。4.权利要求1所述的907A高强钢T型接头激光焊接加工方法，其特征在于，步骤(3)中，焦点位置光斑直径300 μ m，焦距为310mm。5.权利要求1所述的907A高强钢T型接头激光焊接加工方法，其特征在于，步骤(3)的保护气流量为25L/min。
【专利摘要】本发明公开了一种907A高强钢T型接头激光焊接的工艺加工方法，为双道次激光焊接，工艺参数为：激光功率3000～5000W，焦点位置光斑直径280～320μm，焦距300～320mm，焊接速度1.2～2.1m/min，离焦量-10mm～-25mm，焊接时采用侧吹氩气或氦气作为焊接保护气体，气流方向和焊接方向相反，且双道次焊接时光斑中心间距为0.3～0.7mm。相比于单道次激光焊时焊缝显微硬度偏高，接头强度不足，采用双道次焊时由于第一道焊余热的作用，马氏体含量有所减少，从而提高了接头的强韧性。本发明可以用于提高907A高强钢激光焊的强韧性，以提高零件使用寿命。
【IPC分类】B23K26/24, B23K26/60, B23K26/14
【公开号】CN104942439
【申请号】CN201510136545
【发明人】仇丁丁, 于治水, 张培磊, 杨橄生, 卢庆华, 李绍伟, 李晓靓
【申请人】上海工程技术大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年3月26日