Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺及接头组织性能研究

Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺及接头组织性
能研究
Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺及接头组织性能研究
引言：
随着制造业的不断发展，对于焊接技术的要求也越来越高。

在某些特殊领域，传统的单一焊接工艺已经无法满足需求，因此需要开展复合焊接技术的研究。

本文以Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺为研究对象，探究其在接头组织性能方面的表现。

一、实验材料和方法：
1. 实验材料：采用Q355ND高强钢作为焊接材料。

2. 实验方法：
(1) 钢板准备：将Q355ND钢板切割成尺寸为
300mm×150mm×10mm的试样。

(2) 接头设计：采用正方形接头设计，并进行表面处理。

(3) 复合焊接工艺：采用激光-MAG复合焊接工艺，其中激光焊接为预热工艺，MAG焊接为填充焊接工艺。

(4) 焊接参数：激光功率为4kW，激光偏振角为45°，激光预热时间为5s，MAG填充焊接电流为150A。

(5) 剖面观察：采用金相显微镜观察焊接接头的横截面组织结构。

三、研究结果与分析：
通过金相显微镜观察焊接接头的组织结构，可以发现焊接区域存在明显的熔池区、热影响区和基材区。

1. 熔池区：熔池区呈现典型的等轴晶和柱状晶结构，晶粒较
细小，且分布均匀。

激光焊接能量高，使得熔池区温度快速升高，在快速冷却时形成细小晶粒，进而提高了焊接接头的强度和韧性。

2. 热影响区：热影响区呈现出晶粒细化的趋势，晶粒尺寸比
基材区略小。

MAG填充焊接时产生大量的热输入，导致热影响
区的晶粒尺寸变细，同时也使得接头的硬度降低。

3. 基材区：基材区的晶粒尺寸较热影响区略大，且分布较均匀。

基材区没有经历高温焊接过程，晶粒尺寸较大，但强度相对较低。

四、接头性能测试：
1. 强度测试：采用拉伸试验机对焊接接头进行拉伸强度测试。

实验结果表明，焊接接头的强度能够满足要求，达到了
Q355ND钢板的强度标准。

2. 韧性测试：采用冲击试验机对焊接接头进行冲击韧性测试。

实验结果显示，焊接接头的韧性表现良好，能够承受一定的冲击载荷。

3. 断口形貌分析：通过断口形貌分析，发现焊接接头的断口
为韧性断口，断口形貌呈现典型的韧性断裂特征。

这表明焊接接头的韧性较好，具备一定的抗变形能力。

五、结论：
本研究通过Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺在接头
组织性能方面的研究，得出以下结论：
1. 采用Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺能够有效
提高焊接接头的强度和韧性。

2. 焊接接头的组织结构呈现出明显的熔池区、热影响区和基
材区，并且各区域晶粒尺寸分布均匀。

3. 焊接接头的拉伸强度和冲击韧性都满足要求，具备一定的
抗变形能力。

综上所述，Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺在接头组织性能方面具备良好的表现，对于特殊领域的焊接需求具有较大的应用潜力
通过对Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺进行研究，我们得出了以下结论：该工艺能够有效提高焊接接头的强度和韧性，使其达到了Q355ND钢板的强度标准。

焊接接头的组织结构呈现出熔池区、热影响区和基材区，并且各区域晶粒尺寸分布均匀。

拉伸强度和冲击韧性测试结果表明，焊接接头具有良好的抗变形能力。

综上所述，Q355ND高功率双束激光-MAG复合焊接工艺在接头组织性能方面具有良好的表现，对于特殊领域的焊接需求具有较大的应用潜力。