激光焊接线能量对不锈钢接头组织及性能影响的研究

【摘要】不锈钢轨道客车因其具有重量轻、安全性高、成本低、耐腐蚀等诸多优点成为我国目前轨道车辆的首要选择。随着当代科学技术的进步，人们对轨道客车车辆的各项品质有了更加严格的要求。电阻点焊技术已经不能满足高品质不锈钢轨道客车生产的要求。激光焊接技术有利于明显提高轨道客车的品质。与传统焊接方法相比，激光焊接技术有无可替代的优势，将逐渐取代电阻点焊技术在不锈钢轨道客车车体中的应用。本论文研究了激光焊接线能量对不锈钢搭接接头熔深、熔宽、微观组织、硬度及拉伸性能的影响，并对接头的疲劳性能进行了研究。研究结果表明，熔深、熔宽均随焊接线能量的增加而增加。焊接线能量≤1.0000kJ/cm时，焊缝表面成形良好，背面无明显的焊接痕迹。当焊接线能量变大时，焊缝区胞状晶与胞状树枝晶的方向性增强，晶区宽度增大；热影响区的宽度增大，晶粒粗化现象加重。奥氏体不锈钢激光焊接头的硬度分布是不均匀的。当焊接线能量增加时，接头焊缝区、热影响区的硬度值降低，接头抗拉剪能力增强。接头断裂模式主要有两种：热影响区断裂模式和结合面焊缝断裂模式。不锈钢搭接激光焊接工艺带为0.8636kJ/cmE1.0000kJ/cm。选取焊接线能量为0.8636kJ/cm、0.9048kJ/cm、0.9091kJ/cm、0.9545kJ/cm的焊接接头进行疲劳性能试验，结果表明，在高载荷条件下疲劳裂纹在焊缝和下板中扩展，断裂于焊缝；在中、低载荷条件下，裂纹在下板中扩展，扩展方向近似平行于板厚的方向，断裂发生在2mm厚的下板。在试件所受载荷较低时，裂纹沿晶界扩展，扩展区面积较大，瞬断区面积较小，扩展区第一阶段时间较长，疲劳条纹宽度较大，瞬断区韧窝较深；当试件所受载荷较高时，裂纹在PSB内萌生，扩展区面积较小，瞬断区面积较大，扩展区第二阶段时间较长，疲劳条纹宽度较小，瞬断区韧窝较浅。疲劳裂纹初期的扩展方向与应力轴成45°夹角，在下一阶段变成垂直于应力轴。裂纹在初期的扩展速度较第二阶段慢。在其扩展的初期，断口上没有疲劳条纹。在第二阶段，断口上有特征的疲劳条纹。
【作者】朱立红；
【导师】孙大千；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】不锈钢车体；激光焊；焊接线能量；接头疲劳性能；

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