D406A超高強(qiáng)度鋼激光-TIG填絲焊接特性研究.pdf

1、D406A超高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度極高，韌性較好，主要用于固體火箭發(fā)動機(jī)殼體。該鋼種的焊接性較差，采用TIG焊時存在焊接熱輸入大、裂紋傾向大、變形大等問題。本文首次對D406A鋼的激光-TIG填絲焊接特性進(jìn)行研究，針對其焊絲熔化過渡行為、焊接缺陷控制、組織及力學(xué)性能非均勻性等問題進(jìn)行分析。
　　研究激光-TIG填絲焊焊絲熔化過渡穩(wěn)定性。焊絲熔化過渡方式可分為三種：大滴狀過渡、顆粒過渡以及液橋過渡，其中液橋過渡穩(wěn)定性最好。焊絲熔化位置H與熔滴

2、過渡方式直接相關(guān)，光絲間距、電弧電流、送絲速度及角度之間的匹配是影響焊絲熔化過渡方式的關(guān)鍵。采用較大的光絲間距、較小的送絲角度，更有利于焊絲熔化過渡的穩(wěn)定性。激光-TIG填絲焊的光絲間距適用范圍在-2mm~+6mm，其適應(yīng)性比激光填絲焊顯著提高。
　　進(jìn)行焊縫成形控制。激光功率、送絲速度、焊接速度之間的匹配是影響焊縫成形及熔透的關(guān)鍵。焊接時容易出現(xiàn)咬邊、焊瘤、偏絲、粘鎢極、不連續(xù)等成形缺陷，焊絲熔化過渡決定焊縫成形，兩層焊比單層焊

3、更有利于避免咬邊和焊瘤。
　　分析焊接氣孔與裂紋。打底層和蓋面層均存在氣孔，分析氣孔特征和元素分布，判斷打底層為CO氣孔，填充層為工藝氣孔。增大激光功率、減小送絲速度、增大保護(hù)氣流量，能抑制冶金氣孔；采用較小的激光功率，能抑制工藝氣孔。裂紋出現(xiàn)在打底層。分析裂紋斷口特征，熱裂紋和冷裂紋混合出現(xiàn)，熱裂紋沿晶斷裂，冷裂紋同時具有穿晶和沿晶斷裂，表現(xiàn)為河流狀花樣和冰糖狀特征。熱輸入過大會導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生，脆而硬的高碳馬氏體會導(dǎo)致冷裂紋的

4、產(chǎn)生，熱裂紋對冷裂紋有誘發(fā)作用。降低焊接熱輸入，減小焊縫熔合比，能抑制裂紋缺陷。小熱輸入有利于細(xì)化晶粒，焊縫晶粒平均尺寸為10.4μm。
　　分析接頭組織與性能。接頭宏觀尺寸及微觀組織均具有非均勻性。電弧區(qū)焊縫熔寬是激光區(qū)的3.9倍。接頭微觀組織為尺寸不均勻的馬氏體，回火區(qū)存在回火屈氏體。板條馬氏體內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)為高密度的位錯，大熱輸入時，存在片狀馬氏體，其亞結(jié)構(gòu)同時存在孿晶和位錯。母材硬度最低，熱影響區(qū)硬度最高，回火區(qū)存在軟化，其硬