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高强钢的综合性能优异,应用在工业生产和国防建设的各个领域中。窄间隙激光填丝焊接已经成为大厚板焊接的前沿方向,激光摆动焊接相比于常规激光焊接,具有抑制气孔、改善焊缝成形、扩大间隙适应性、提高等离子体和熔池稳定性及提高接头力学性能等特点,窄间隙焊接可以减小焊接坡口,提高焊接效率,并且能够在低热输入下实现大厚板的焊接,同时,焊后变形小,热影响区窄,焊缝性能优异。因此本文针对舰船用高强钢TIG和MAG焊接效率低和埋弧焊热影响区范围较大的突出问题,开展120mm厚高强钢窄间隙激光摆动填丝立焊工艺研究,开发厚板高强钢焊缝性能优异、热损伤小、低变形的立焊新工艺。论文首先进行了高强钢窄间隙激光摆动填丝平焊焊接工艺研究,研究了不同焊接参数变化对焊缝成形的影响。研究发现,深熔焊时出现结晶裂纹,结晶裂纹位于焊缝中心偏上位置,由于焊缝深宽比较大,冷却速度较快,在非平衡凝固条件下,对向结晶明显,最终凝固位置位于焊缝中心偏上,由于周围金属已经完成了凝固,使得最终凝固位置缺少液态金属的填充,形成结晶裂纹。通过工艺优化,减小激光功率,减小熔化金属的深度,改善焊缝深宽比,改善焊缝的凝固行为,能有效控制结晶裂纹的产生。系统开展了窄间隙激光摆动填丝立焊焊接工艺研究,在不同摆动轨迹的研究中,垂直摆动时焊缝成形较好,气孔率较低。摆动幅度2~2.5mm,摆动频率在60~90HZ时,焊缝成形较好,气孔率低至0.8%。研究了激光功率、焊接速度和送丝速度对熔宽层高熔深的影响,结合坡口设计,合理控制焊缝成形,得到优化焊接工艺参数区间为:激光功率3~3.5kW,焊接速度0.3~0.35m/min,送丝速度2.5~3m/min,采用垂直摆动轨迹,摆动幅度在2~4mm,摆动频率为60Hz。通过坡口设计以及优化,实现了70mm和120mm厚高强钢窄间隙激光摆动填丝立向上优质焊接。对120mm高强钢窄间隙激光摆动填丝立焊优质接头进行组织性能评价。结果表明,激光打底焊缝组织为板条马氏体,填充层焊缝组织为板条马氏体,硬度高于打底层,显微硬度在420HV,填充层重热区为回火马氏体和侧板条铁素体,120mm接头的抗拉强度平均为875MPa,断裂在母材;-50℃焊缝的冲击功为27J,纤维区和剪切唇有大量的韧窝组成,扩展区为解理断口。