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摘 要

微束等离子弧焊接适合于薄壁材料的焊接，广泛应用于各行各业。本课题实验研究了0.3mm厚的304L不锈钢板的微束等离子弧焊焊接工艺参数对薄板焊接质量的影响，分析了焊接接头的微观组织、成分以及力学性能。本文主要研究内容和结论如下： 0.3mm厚的304L不锈钢薄板微束等离子弧焊接优化工艺参数为：焊接电流设定7.5A，脉冲电流设定4.5A，预热时间2S，穿孔电流3.0A，脉冲频率20Hz，脉冲宽度50%，收弧电流2.0A，收弧时间2S，离子气流量为1.7L/min，保护气体流量为9L/min；焊缝为典型的胞状组织，熔合区焊缝组织沿半融化的晶粒形核并长大。在母材热影响区有碳化物颗粒析出。焊缝区、热影响区和熔合区的显微硬度分别为HV_0.5259，HV_0.5296，HV_0.5274。主要是热影响区碳化物析出所致。

关键词：304L不锈钢 微束等离子弧焊接 金相组织 显微硬度 成分分析

Study on the process parameters of stainless steel thin plate welded by micro plasma arc welding

ABSTRACT

Micro plasma arc welding of thin wall materials is widely used in various fields. The influence of process parameters on the welding quality of micro beam plasma arc welding of the 0.3mm 304L thin stainless steel plate was studied according to experiments in this paper. The micro structure, composition and mechanical properties of welding joint were analyzed. The main contents and conclusions are as follows: the optimized welding process parameter of 304L stainless steel plate with a thickness of 0.3mm welded by micro plasma arc are: welding current is 7.5A, pulse current is 4.5A, heating time is 2S, the current of keyhole is 3.0A, pulse frequency is 20Hz, the pulse width is 50%, arc ending current is 2.0A, arc ending time is 2S, ion gas flow is 1.7L/min. There are typical cellular microstructure in weld, the weld tissue nucleated along the half melted grain and growth. Carbide precipitates in the base metal heat affected zone. The heat affected zone precipitates carbide particles. The microhardnesses in fusion zone, heat affected zone, fuse zone were HV0.5253, HV0.5253, and HV0.5253, respectively, which is mainly caused by the heat affected zone of carbide precipitation.

Keywords: 304Lstainless steel; Micro- plasma arc welding; Metallographic structure; Micro hardness; Component analysis

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1课题研究的背景和意义 1

1.2 304L不锈钢的性质 1

1.3 304L不锈钢的焊接性分析 2

1.4 焊缝成形质量的控制的研究现状 3

1.5 国内外关于微束等离子弧焊的研究进展 3

1.6 304L不锈钢的焊接工艺 4

1.6.1不锈钢薄板的焊接方法 4

1.6.2 不锈钢薄板微束等离子弧焊接时应使用的保护气体 5

1.7本课题研究的内容和方法 5

第二章 304L不锈钢等离子弧焊接工艺 7

2.1 304L不锈钢薄板的焊接难点 7

2.2 焊接工艺及措施 7

2.3 焊接设备 7

2.4夹具的作用及设计 8

2.4.1夹具的作用 8

2.4.2夹具的设计 9

2.5 焊缝跟踪和保证恒定弧长 10

2.6 微束等离子弧焊接时影响焊缝质量的因素 10

2.7试验结果 10

第三章 焊接实验结果分析 12

3.1 金相实验 12

3.1.1 镶嵌 12

3.1.2 研磨和抛光 12

3.1.3 浸蚀 13

3.1.4 金相显微镜下试样的组织成分 14

3.2 成分分析 20

3.3显微硬度 21

第四章 结论 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

不锈钢具有耐蚀性强、没有磁性、在高温下的高温强度比较高的特点。随着科技的发展我国的工业水平越来越高，超薄不锈钢材料的需求量越来越大，其应用也越来越广泛。综合国内外的工业水平和研究状况，目前常用的电子束焊、激光焊、TIG焊和微束等离子弧焊都可以用于不锈钢薄板的焊接。电子束焊、激光焊和TIG焊都有一些缺点比如焊接装备组成结构复杂，费用昂贵，焊前对接头的装配处理要求非常严格。而且常用的TIG焊热效率低，加热不集中，导致热影响区大。而微束等离子弧焊相对来说设备简单，费用低，且热效率高，热影响区小，加热集中。不锈钢薄板焊接时最容易出现的两个焊接缺陷是烧穿和变形。使用微束等离子弧焊接能有效解决这两个问题，得到质量较高的焊缝。因此，不锈钢薄板焊接选用微束等离子弧焊的方法更加有效且成功率高。

1.2 304L不锈钢的性质

304L不锈钢也称为超低碳不锈钢，具有耐腐蚀性和成型性较好的特点。304L不锈钢的物理性能和力学性能如表1-1所示，化学成分如表1-2^[1]。

表1-1 304L不锈钢的物理性能和力学性能

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