轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究.pdf

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1、讣类号TG4567UDC：672密级：可公开编号：轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究ResearchonLaserLapWeldingTechnologyofSUS301LAusteniticStainlessSteelforRailv,ayVehicles学位授予巾位及代码：篮在理I。厶’兰I!Q!竖!学科印lk名称及1℃吗：扭缝f创童丝基自麴丝(!!!垫l2研咒玎问：邀世地工整丕申请学位级别：盥±指导彀帅：韭窭熬攫鱼鲎塑熊研究生：到壁论文起IⅢ十Ⅵ：——垫业』生蔓塑三皿长春理工大学博士学位论文原创性声明

2、本人郑重声l!J：

3、；所呈交的博士学位论文《轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究》是本人在指导教师的指导下。独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名到秒!型三年上月盟11长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工人学硕士、博士学位论文版权使用规定”。即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识

4、产权单位属长春理1：大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成粜时署名单位仍然为长春理工大学。同意长春理工人学保存井使用学位论文：同意长春理工大学向国家图书馆、。}l国学术期刊(光盘版)电子杂志社、中国科学信息研宄所送交学位论文的复t：llI'÷1：和电子版，允许论文被查阅和借司。(涉密论文在解密后遵守此规定)论文涉崧情况约定：(打“√”选择)曰本论文非涉密论文。裟善型焉：答引5引磁辄—淬书R丝年且罩日摘要论文针对轨道客车不锈钢车体制造过程中电阻点焊变形大、密封性差、接头静强度和疲劳强度低以及生产效率低等难题，充分利

5、用激光焊接技术所具有的焊接变形小、焊接速度快以及连续焊接密封性好等优点，提出了轨道客车用奥氏体不锈钢小变形、高强度的非熔透型激光叠焊方法。本文以轨道客车用SOS301L奥氏体不锈钢为研究对象，采用4kW连续的Nd：YAG激光器对樊氏体不锈钢进行了非熔透型激光叠焊技术研究。利用三维非线性瞬态热传导微分方程，建立了奥氏体小锈钢激光叠焊传热模型。在对激光焊接物理过程分析的基础上，利用SYSWELD焊接仿真软件对奥氏体不锈钢激光叠焊过程进行了数值模拟，获得r熔池形貌、熔化区热循环曲线以及接头焊接变形情况等数值模拟结果。与实际激光焊接

6、过程中测量的数据对比发现，二者十分吻台．表}!J：

7、所建立的舆氏体不锈钢激光叠焊传热模型正确，数值模拟结粜町信度高。为了获得奥氏傩不锈钢小变形、高强度的非熔透型激光叠焊接头，本研宄首次提出了倾斜激光入射角度的非熔透型激光叠焊方法。理论分析结果和实际实验结果表明，倾斜激光入射角度可以更容易地获得小熔深、大结合宽度的焊接接头(即小变形、高强度焊接接头)。此外，通过倾斜激光入射角度还能减小激光焊接过程中焊接熔源的波动范围，从而提高焊接接头质量的可靠性。为了避免单因素试验过程由丁忽略了因素问的相互关系而导致的试验误差，文中还对激光叠

8、焊工艺进行了多因素交互试验研究。井利用Design．Exper【v7试验设计软件建立r试验输入因子与响应因子之间的数学关系式。试验验证结粜表明，该数学关系式的误差较小，其误差范围小于5％。根据该数学关系式和试验优化目标，获得rSUS301L奥氏体不锈钢激光建焊最优的工艺参数范围：激光功率为35肚379kW、焊接速度为740～800m／min、激光入射角度为65。、离焦量为Omm、保护气体成分为N2以及其流量为30L／min。为丁进一步减小奥氏体不锈钢激光叠焊接头的焊接变形量，本研宄在分析其焊接变形特点和变形产生机理的基础上首

9、次提H{了一种针对舆氏体不锈钢激光叠焊接头微小角变形的激光热矫形方法。并通过对该方法的数值模拟仿真和试验研宄，获得了与最优焊接【艺参数十H匹配的激光热矫形工艺参数：激光功率P=015kW、扫描速度F3m／min、激光入射角度0-90。、离焦量△户+Smm和N2保护气体流量fg=30L／min，与焊接方向⋯甸扫描4次。通过该矫形]。艺可以将最优工艺参数条件下所获得的焊接接头的角变形量由0880降低至O30左右。通过对奥氏体不锈钢激光叠焊工艺和激光热矫形方法的研究，获得了最佳的奥氏体1；锈钢激光盛焊接头．弗将其与电阻点焊接头进行

10、对比研究。其研宄结粜表明，40mm逝的激光叠焊接头的避大静拉忡力为23326kN，约为电阻点焊接头的2．4倍；住相同疲劳载荷条件下，置信度为99％时．激光叠焊试样的tI-值疲劳寿命是电阻点焊试样的180～1172倍。最后，通过对本文的研宄实现r0．8mm厚ff,JSUS301L-ST奥氏体