船用钢板T型接头CO2激光复合焊

4547293

造船业是国家的命脉工业。在造船工业中，需要大量的接头连接，而70%的连接是T型接头。传统的T型接头一般采用电弧焊，但电弧焊存在其固有的缺点，成形差，焊接效率低，热影响区较大，熔深一般比较低。激光复合焊的高能量密度而具有低热输入、高焊速、大深宽比焊缝、窄热影响区、极小的焊接变形等特点，焊接的T型接头具有高效，成形美观，较小的焊接变形的优势，焊接接头的力学性能优异。用激光焊接代替传统的电弧焊接对造船业有潜在的优势和前景。
采用CO2激光-MIG复合焊接技术，对常用的14mm厚CCS-A船用钢板的T型接头进行双面焊接，并分析其微观组织和硬度。母材为板厚14mm的CCS-A船用钢板，焊丝为Φ1.2mm的JM56，其化学成分如表1所示。实验采用德国TRUMPF生产的CO2激光器，其最大输出功率为15kW，激光波长为10.6μm，焦距为350mm。
焊接速度为1.1m/min，激光功率为9～12kW，离焦量为-2mm，送丝速度为11.5m/min，MIG焊丝伸出长度为16mm，激光电弧间距为4mm左右。
在激光MIG复合焊接此T形接头时，采用不开坡口的双面焊接工艺，激光与面板角度为8°。其他优化确定的焊接工艺参数还包括：侧吹气体为纯He，流量为30L/min；保护气体为75He%+25Ar%，流量为30L/min；激光距腹板的距离为1mm左右。
焊接结果表明，激光MIG复合焊接后T形接头的焊缝成形良好，表面干净，飞溅很少，无咬边等缺陷。
在优化的焊接参数条件下，双面T型焊接能完全焊透14mm厚的钢板，焊缝表面成形美观，呈现凹形。焊缝质量（无裂纹、气孔和夹渣等焊接缺陷）宏观检测符合GJB要求。
复合焊接焊缝组织为针状铁素体+马氏体+少量粒贝；熔合区为铁素体+粒贝+少量马氏体；粗晶区为粗大马氏体，但范围较窄，降低了其对接头性能影响；细晶区主要为细小的马氏体；不完全重结晶区为针状铁素体+原始铁素体+马氏体。
T型双面焊接第二道焊接热输入使第一道焊缝细晶区晶粒长大，硬度降低。复合焊焊接接头硬度呈马鞍形对称分布，由母材逐渐增大，在热影响区细晶区达到最大，在焊缝区又降低，出现一个平台区。接头硬度最大值为375.3HV。