一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相對于傳統(tǒng)焊接方法，激光焊接具有細(xì)化焊縫晶粒、降低焊接殘余應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，有 利于提高焊縫性能，保證焊接質(zhì)量，近年來廣泛應(yīng)用于合金焊接領(lǐng)域。在異質(zhì)材料的激光焊 接過程中，異質(zhì)焊接接頭的力學(xué)性能是評價(jià)焊接質(zhì)量的關(guān)鍵之一，但由于異質(zhì)材料自身力 學(xué)性能的差異，在焊接過程中，當(dāng)異質(zhì)材料之間的熔化比例發(fā)生變化后，其異質(zhì)焊接接頭的 力學(xué)性能也會(huì)隨之發(fā)生變化，嚴(yán)重影響對焊接質(zhì)量的準(zhǔn)確評價(jià)，因此實(shí)現(xiàn)異質(zhì)焊接接頭力 學(xué)性能的預(yù)測對異質(zhì)焊接質(zhì)量的準(zhǔn)確評價(jià)具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 激光異質(zhì)焊接通常采用能量對稱分布的方式，焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測主要基于基 本焊接工藝參數(shù)，如焊接功率、焊接速度、離焦量等。然而，能量的非對稱分布會(huì)改變異質(zhì)材 料的熔化比例，同樣是影響接頭力學(xué)性能的重要參數(shù)。目前，對基于能量非對稱分布激光異 質(zhì)焊接的研宄主要集中在激光束偏移量對焊接接頭性能的影響方面：
[0004] 吳東江，董金飛，柴東升，馬廣義，激光能量偏移對304/C-276異質(zhì)焊縫元素分布 和力學(xué)性能的影響[J]，中國有色金屬學(xué)報(bào)，2015年，第25卷第1期第15~22頁，公開了 一種通過激光束偏移獲取不同焊接接頭力學(xué)性能的方法，指出了母材熔化比例是影響焊接 接頭力學(xué)性能的直接因素，發(fā)現(xiàn)激光束偏向C-276合金時(shí)，可以改善焊接接頭的力學(xué)性能。 但該方法沒有建立激光束偏移量與焊接接頭力學(xué)性能的關(guān)系，無法對力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測。
[0005] 宋志華，吳愛萍，姚為，鄒貴生，任家烈，汪永陽，激光束偏移量對鈦/鋁異種合金 激光焊接接頭組織和性能的影響[J]，焊接學(xué)報(bào)，2013年第34卷第1期第105~109頁，公 開了一種通過激光束偏移獲得不同焊接接頭組織和拉伸性能的方法，并利用該方法獲得熔 焊和釬焊兩種接頭，同時(shí)指出焊接接頭拉伸性能隨激光束偏移量的增大呈現(xiàn)先減小后增大 的規(guī)律。該方法同樣未建立激光束偏移量與焊接接頭力學(xué)性的關(guān)系；此外，當(dāng)采用不同形 狀、大小和能量分布的激光束時(shí)，激光束偏移量的變化不能反映焊接接頭組織和拉伸性能 的變化特征，因此該方法也無法預(yù)測力學(xué)性能的變化規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法。
[0007] -種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法，主要包括以下步驟：
[0008] A、在最優(yōu)激光異質(zhì)焊接參數(shù)下進(jìn)行系列能量非對稱分布率E的焊接，并確保焊接 接頭良好冶金結(jié)合，建立熔合比D與能量非對稱分布率E的擬合關(guān)系式，D=f(E)。
[0009] B、對系列異質(zhì)焊接樣件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量焊接接頭的抗拉極限強(qiáng)度〇 b，建立 〇b與熔合比D的擬合關(guān)系式〇 b=g⑶。
[0010] C、將式D=f(E)代入式〇b=g(D)中，得到異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測模型〇b =h(E) 〇
[0011] D、對力學(xué)性能預(yù)測模型〇b=h(E)進(jìn)行精度檢驗(yàn)，確保目標(biāo)相對誤差彡5%。
[0012] E、輸入某一能量非對稱分布率，通過步驟D中預(yù)測公式的計(jì)算分析，輸出焊接接 頭力學(xué)性能預(yù)測結(jié)果，并與實(shí)際力學(xué)性能要求的最小值Obmin相比較，求解出〇 〇 ^所 對應(yīng)的能量非對稱分布率取值范圍。
[0013] 所述的一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法，其特征在于：所述的能量非對 稱分布率E為輻照在某一母材上的能量占總輻照能量的百分比；所述的熔合比D為通過焊 接上表面計(jì)算的上述母材熔化質(zhì)量占焊縫金屬總?cè)刍|(zhì)量的百分比。
[0014] 本發(fā)明的一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法，通過建立能量非對稱分布率 與力學(xué)性能之間的關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)焊接接頭力學(xué)性能的預(yù)測，從而能夠準(zhǔn)確評價(jià)異質(zhì)焊接 質(zhì)量。當(dāng)采用不同形狀、大小和能量分布的激光束時(shí)，同樣能夠獲得焊接接頭力學(xué)性能的變 化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對焊接接頭力學(xué)性能的預(yù)測。
【附圖說明】
[0015] 附圖為一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0017] 在實(shí)施例中，確定最優(yōu)的激光異質(zhì)焊接工藝參數(shù)為：激光功率60W、焊接速度 150mm/min，氬氣作為保護(hù)氣體；異質(zhì)焊接母材分別為C-276鎳基合金和304奧氏體不銹鋼。
[0018] 實(shí)施例具體步驟如下：
[0019]A、基于上述最優(yōu)工藝參數(shù)，進(jìn)行系列激光束偏移量的異質(zhì)焊接實(shí)驗(yàn)，計(jì)算形成良 好冶金結(jié)合焊接接頭所對應(yīng)的能量非對稱分布率，即輻照在C-276母材表面的能量占總輻 照能量的百分比匕_276，分別為：11%、29%、50%、71%和100%。測量(：-276的熔合比0。_ 276， 分別為：35 %、49 %、60 %、77 %和96 %，建立熔合比De_276與E。_276的擬合關(guān)系式：
[0020] Dc_276= 0? 69Ec_276+0. 28 (I)
[0021] B、進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，測量系列焊接接頭的抗拉極限強(qiáng)度〇b分別為623MPa、647MPa、 698MPa、797MPa、837MPa，建立 〇 b與Dc_276的擬合關(guān)系式：〇 b=f(Dc_276)。
[0022] C、將式（1)代入到〇 b=f(De_276)中，得到基于能量非對稱分布的焊接接頭抗拉極 限強(qiáng)度預(yù)測模型為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法，其特征在于w下步驟： A、 在最優(yōu)激光異質(zhì)焊接參數(shù)下進(jìn)行系列能量非對稱分布率E的焊接，并確保焊接接頭 良好冶金結(jié)合，建立烙合比D與能量非對稱分布率E的擬合關(guān)系式，D = f巧）； 所述的能量非對稱分布率E為福照在某一母材上的能量占總福照能量的百分比； B、 對系列異質(zhì)焊接樣件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測量焊接接頭的抗拉極限強(qiáng)度〇b，建立〇b與 烙合比D的擬合關(guān)系式〇b= g值）； 所述的烙合比D為通過焊接上表面計(jì)算的上述母材烙化質(zhì)量占焊縫金屬總烙化質(zhì)量 的百分比； C、 將式D = f似代入式〇b= g做中，得到異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測模型0 b = h似； D、 對力學(xué)性能預(yù)測模型〇b= h巧）進(jìn)行精度檢驗(yàn)，確保目標(biāo)相對誤差《5% ; E、 輸入某一能量非對稱分布率，通過步驟D中預(yù)測公式的計(jì)算分析，輸出焊接接頭力 學(xué)性能預(yù)測結(jié)果，并與實(shí)際力學(xué)性能要求的最小值〇bmi。相比較，求解出0 0 bmi。所對應(yīng) 的能量非對稱分布率取值范圍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法，其特征在于，最 優(yōu)的激光異質(zhì)焊接工藝參數(shù)為：激光功率60W、焊接速度150mm/min，氣氣作為保護(hù)氣體；異 質(zhì)焊接母材分別為C-276鑲基合金和304奧氏體不誘鋼。
【專利摘要】本發(fā)明屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測方法。為對異質(zhì)焊接質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確評價(jià)，本發(fā)明通過系列能量非對稱分布率的異質(zhì)焊接實(shí)驗(yàn)與力學(xué)性能檢測結(jié)果，建立了焊接接頭力學(xué)性能與熔合比的關(guān)系式，最終得到異質(zhì)焊接接頭力學(xué)性能預(yù)測模型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過建立能量非對稱分布率與力學(xué)性能之間的關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)焊接接頭力學(xué)性能的預(yù)測，從而能夠準(zhǔn)確評價(jià)異質(zhì)焊接質(zhì)量，且采用不同形狀、大小和能量分布的激光束時(shí)，同樣能夠獲得焊接接頭力學(xué)性能的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對焊接接頭力學(xué)性能的預(yù)測。本發(fā)明可為激光異質(zhì)焊接過程中能量非對稱分布率的選擇提供可靠依據(jù)。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104679995
【申請?zhí)枴緾N201510056491
【發(fā)明人】吳東江, 周思雨, 柴東升, 董金飛, 馬廣義
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月4日