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动车组奥氏体不锈钢激光焊接工艺及性能基础研究
| 论文题名： | 动车组奥氏体不锈钢激光焊接工艺及性能基础研究 |
| 关键词： | 轨道客车;奥氏体不锈钢;激光焊接;力学行为;断裂模式 |
| 摘要： | 亚稳态301LN板材是制造不锈钢轨道客车的主材，板材的冷轧硬化及高电阻特性决定了焊接技术主要采用低热量输入的电阻点焊，点焊结构气密性差使不锈钢车体通常用于时速250km/h以下的列车。激光焊接是一种高能密度熔化焊，由于总体焊接热量输入低不会导致板材机械性能退化，这种特性使激光焊接成为以缝焊替代车体外板点焊、解决不锈钢车体气密性问题的可行方法。 本论文以301LN和304板为试验对象，对奥氏体不锈钢激光焊接接头进行了微观组织、成分和显微硬度分布的测试与分析；研究了激光功率、焊接速度和离焦量等工艺参数对焊缝成形的影响；分析了冷轧301LN和304板搭接和对接激光焊接头的力学行为与断裂模式，研究了连接方式、焊接工艺参数对激光焊接头拉伸性能的影响；对比分析了激光焊接头与板材、点焊接头的相组成、硬度分布以及拉伸特性；基于有限元和断口扫描对激光焊接头进行了应力、应变分析和拉伸断裂分析。 试验和研究表明：奥氏体不锈钢激光焊接焊缝组织主要为γ奥氏体和少量的6铁素体，其中301LN板搭接焊缝中γ奥氏体体积含量为96％，304板为98％，301LN焊缝的硬度高于304。接头组织致密，无焊接缺陷。焊缝中主要合金元素Cr、Ni和Fe分布均匀，无偏析。与点焊接头相比，由于冷却速度快，晶粒更细小；工艺参数中的激光功率对焊缝成形的影响最大，功率在一定范围内增加，熔深随之增加，而熔宽变化不大；焊接速度增加熔深和熔宽均随之减小；离焦量的绝对值越大，熔深越小而熔宽越大，负离焦量得到的熔深比正的要大；研究还显示，高硬度的301LN-HT板材与焊缝性能差别太大，不适宜采用激光焊。用作车体面板的301LN-DLT的搭接激光焊缝表现出良好的机械性能。在低强度结构中可采用304对接激光焊。在保证外观质量的前提下，搭接焊缝越深，机械性能越好；搭接未焊透内表面的熔合区处应力值最大，是焊透板外表面压应力的两倍，未焊透板内熔合区的应力值很大，应力最大值处易出现拉伸或疲劳裂纹，301LN搭接未焊透裂纹出现在内表面，但断口均有韧窝为塑性断裂。 |
| 作者： | 林基安 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 刘伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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