1.2.1 激光填丝焊的国外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

激光填丝焊由于额外焊丝的添加，使焊接过程异常复杂，激光与焊丝的相互作用以及接头的焊缝成形与力学性能的关系急待了解。而激光填丝焊焊丝的熔入行为直接影响激光填丝焊的焊接质量，本文通过一系列的工艺试验，并结合高速摄影技术研究了低碳钢激光填丝焊焊丝熔入行为、以及不同工艺参数对焊缝成形的影响。本实验在优化的焊接参数下对SMA490BW耐候钢进行了平板对接实验，并采用金相组织分析、拉伸实验、弯曲实验、硬度实验进行接头力学性能评价。本文具体研究内容如下：

（1）设计组装了激光填丝焊实验平台，对Q345E低碳钢进行了一系列的工艺实验，主要包括激光功率、送丝速度、离焦量、光丝间距对焊缝成形的影响，确定了优化的焊接工艺参数。

（2）进行激光填丝焊平板堆焊时，利用高速摄影技术对焊接过程中焊丝的熔化以及熔滴过渡形态进行了实时观察，研究了不同工艺参数对熔滴过渡行为的影响。

（3）在优化的焊接参数下，对SMA490BW耐候钢进行平板对接焊的工艺实验。焊后观察焊缝成形，进行了拉伸、弯曲、硬度的力学性能试验，并对接头的显微组织进行观察分析。

第二章  试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

本文研究了工艺参数对激光填丝焊焊缝成形影响以及在不同工艺参数下的熔滴过渡行为。所采用的试验材料是Q345E低碳钢，焊丝牌号为TM-56低碳钢焊丝，焊丝直径为φ1.2mm。Q345E低碳钢、TM-56焊丝的化学分如表2-1所示。

表2-1 Q345E低碳钢和焊丝化学成分（wt％）

材料 C Mn Si S P

Q345E ≤0.18 ≤1.70 ≤0.50 ≤0.020 ≤0.025

TM-56 0.06-0.15 1.4-1.85 0.8-1.15 ≤0.025 ≤0.035

本文对SMA490BW 耐候钢进行了激光填丝焊，研究了接头的微观组织以及力学性能。SMA490BW 耐候钢尺寸为280mm×130mm×8mm;焊丝牌号为CHW-55CNH,焊丝直径为φ1.2mm，焊丝强度为550-600Mpa。SMA490BW 耐候钢的力学性能如表2-2所示。SMA490BW 耐候钢、CHW-55CNH焊丝的化学成分如表2-3所示。

表2-2 SMA490BW 耐候钢的力学性能

性能指标 屈服强度σ0.2/MPa 抗拉强度σb/MPa 延伸率δ/% 冲击功AKV/J

数值 ≥356 490-610 ≥15 ≥27

表2-3 SMA490BW 耐候钢和焊丝化学成分（wt％）

材料 C Mn Si S P Cr Ni Cu

SMA490BW ≤0.18 ≤1.40 0.15-0.65 ≤0.035 ≤0.035 0.45-0.75 0.05-0.30 0.30-0.50

CHW-55CNH ≤0.10 1.20-1.60 ≤0.60 ≤O.O20 0.11 0.30-0.90 0.20-0.60 0.20-0.50

2.2 试验设备

2.2.1 高速摄影设备

  本试验以德国 Optronis 公司生产的CP80-3-M-540相机作为拍摄熔滴过渡行为的高速摄影设备，主要技术参数如表2-4所示。试验用激光光源为辅助光源，功率为20W.图2-1为CP80-3-M-540相机以及辅助光源的实物图。