6.2.1接头拉伸性能测试 57

6.2.2接头侧弯性能测试 58

6.2.3接头冲击性能测试 58

6.2.4接头硬度测试 59

结 论 60

致 谢 61

参考文献 62

获奖及发表论文情况 64

附录 65

第一章绪论

1.1课题背景及意义

在国家“十三五”规划部署以及装备制造业转型升级的大背景下，厚板焊接结构越来越广泛地应用于海工制造，核电建设，大型钢结构等工程领域[1]。例如，海洋工程平台桩腿的的制造[2]，核电用汽轮机转子钢的焊接[3]以及“鸟巢”钢结构的连接等等[4]。实际生产过程中，大厚板焊接常常采用传统手工弧焊、半自动埋弧焊等方法焊接，需要开大角度坡口，用多层多道的方式完成，因此存在填充量大、焊接热输入大、焊材消耗多、焊接过程不稳定、焊后清理繁琐、生产效率低下、焊后应力变形大以及接头性能恶化等一系列缺点[5]。

解决问题的思路主要分两个部分，一是采用开窄间隙坡口的方式，进一步减小填充量；二是采用新的焊接方法：传统熔化焊相比，高能束焊接的优势体现在焊接精度、效率、可靠性以及自动化等方面的进一步优化[6]。随着激光技术的进步和行业的蓬勃发展，高功率光纤激光器运营成本降低，逐渐进入工程实用领域[7]。使用激光填丝焊接的方式，通过送进焊丝，实现坡口间隙填充以及焊缝冶金调整，同时降低了对工件装配精度的要求[8-10]。因此将激光填丝焊运用到厚板焊接中，可以进一步减小坡口尺寸，提高焊接的效率和质量，具有很大的工程应用价值。

1.2厚板焊接的方法

在熔焊方法中，厚板焊接主要分为传统弧焊和高能束焊。本节主要介绍传统弧焊方法。

（1）焊条电弧焊(SMAW)焊条电弧焊又称作手工电弧焊，作为设备相对简单、轻便、便宜、维护方便的焊接方法，时至今日，焊条电弧焊仍然是应用最为广泛的焊接方法。但是用此方法焊接厚板时，需要开大角度坡口，热输入极大，焊后变形较难控制。同时为了防止药皮过热脱落，焊接过程中电流不能过大，熔敷效率低，加之焊条长度有限，焊接过程中需要不断更换，最终导致焊接速度慢，焊接效率降低[11]。

（2）埋弧焊(SAW)埋弧焊具有机械化程度高、焊接质量稳定、焊接生产率高、无弧光、烟尘少、焊剂可重复使用等优点，使其成为船舶制造、压力容器、重要钢结构制作等领域焊接厚板的主要焊接方法。埋弧焊不开坡口一次性能焊透约20mm厚钢板，采用双丝或多丝埋弧焊可以提高生产效率[12]。但由于焊剂的覆盖，热量散失小，焊接热输入相对于其他熔化焊方法较大，容易降低焊缝质量，增加工件变形。

（3）氩弧焊（TIG）氩弧焊焊接过程平稳、焊缝质量好，但存在焊接熔深浅、生产效率低的问题，在焊接厚板时主要用来进行打底焊接。为增加熔深，研究人员发明了A-TIG与K-TIG焊接技术[13]。A-TIG焊是指将活性剂涂覆在母材焊接区域，从而实现正常规范下提高熔深的焊接方法；K-TIG焊是由澳大利亚CSIRO公司开发的一种大电流TIG焊方法，焊接过程中形成“尾孔”，可一次焊透12mm厚的奥氏体不锈钢或钛合金板。