摘要：针对高氮不锈钢钢焊接中易出现的焊缝中氮含量损失、气孔缺陷等问题，拟采用激光-MIG复合焊方法，由于激光-电弧复合焊涉及的工艺参数众多，并且各参数之间存在着复杂的交互作用。通过开展高氮钢激光复合焊工艺试验，研究激光-电弧复合焊工艺参数与焊接接头质量参数之间的映射关系，建立高氮不锈钢激光复合焊工艺参数多目标优化模型，优化焊接工艺参数。主要达到获得高氮不锈钢激光复合焊工艺参数多目标优化模型以及获得高氮不锈钢激光复合焊优化的工艺参数的目的。

关键字：激光焊接，复合焊接，高氮不锈钢；

毕业设计说明书外文摘要

Title：Multi - objective optimization model of laser - arc hybrid welding for high nitrogen stainless steel

Abstract：In order to solve the problem of loss of nitrogen content and stomata defects in welding of high nitrogen stainless steel, laser-MIG composite welding method is proposed. Because of the large number of process parameters involved in laser-arc welding, Complex interaction. The multi - objective optimization model of high - nitrogen stainless steel laser welding process parameters was established by optimizing the mapping relationship between the laser - arc composite welding process parameters and the quality parameters of the welded joint. The welding parameters were optimized. Mainly to achieve high nitrogen stainless steel laser composite welding process parameters of multi-objective optimization model and access to high nitrogen stainless steel laser welding optimization of the process parameters of the purpose.

Keywords：Laser welding  Composite welding  High nitrogen stainless steel

目   次

1  绪论 1

1.1  高氮钢激光-MIG复合焊接机理及研究现状 1

1.2  课题主要研究内容 3

2  高氮钢激光复合焊接工艺方法特点及焊接过程分析 3

2.1  高氮钢焊接难点及工艺方法分析 3

2.2  实验材料与设备分析 4

2.3  试验设计分析 5

3  响应面法及方差分析确定优化变量与优化目标 8

3.1  不锈钢激光-MIG复合焊接各参数对焊缝氮含量的影响 8

3.2  不锈钢激光-MIG复合焊接各参数对焊缝气孔的影响 10

3.3  优化变量与优化目标的确立 13

结论 16

致谢 8

参考文献 8

1 绪论

近些年来，国内外学者在高氮奥氏体不锈钢领域的研究和开发越来越多，使其一跃成为科学研究的一大热点[1]。高氮奥氏体不锈钢中氮元素的量一般是高于0.4%，众所周知，N元素在促进钢中奥氏体形成过程起到了很重要的作用，所以高氮奥氏体不锈钢的机理便是通过将Ｎ元素来代替奥氏体形成元素即Ni的影响，在室温乃至低温下加快奥氏体的形成，以便获得单相奥氏体组织[2-4]。将合金化的元素确定为N元素，主要是考虑到以下优点：（1）同碳比较，氮不仅具有更加优秀的固溶强化能力，而且还有很好的促进晶粒细化的能力；（2）同镍比较，氮有着更加强烈促进奥氏体形成的作用，能够更加明显的减少钢中铁素体和形变马氏体的含量；（3）虽然氮不能显著增强材料在酸中抵抗总体腐蚀的能力，但在材料抗点蚀和缝隙腐蚀的性能上却有着很显著的加强[5]。氮合金化的这些优点使得高氮钢不仅拥有较好的韧性和强度，并且还具有较好的耐腐蚀性[6]。

激光－电弧复合焊这一名词最早是20世纪70年代由英国的研究学者Steen提出的，其在激光焊接的过程中引入了电弧，发现一定形式的稳定燃烧的电弧对激光起到很好的辅助作用从而达到了很好的焊接效果，因而提出了激光一电弧复合焊的概念[7-11]。激光焊接和电弧焊接都拥有本身独有的特性，而激光－电弧复合焊则将二者的特性较好的结合在一起以达到更为优秀的焊接效果。和单激光或MIG焊接相比较，激光－电弧复合焊接显著地提升了焊缝熔深，改善了焊缝成形。[12]