本文關(guān)鍵詞：銅鋼異種金屬CMT焊接工藝及溫度場模擬

  更多相關(guān)文章： 銅鋼焊接 CMT技術(shù) 焊縫區(qū)組織 界面層組織 溫度場

【摘要】：針對火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)外壁焊接工藝的改進(jìn),本文采用CMT技術(shù),選擇合適的填充材料對T2純銅和304不銹鋼進(jìn)行搭接焊,分析各接頭焊縫組織、界面生成相和力學(xué)性能,制定并優(yōu)化焊接工藝,結(jié)合溫度場分布特點(diǎn)以及各焊接參數(shù)對溫度場的影響,共同指導(dǎo)實(shí)際構(gòu)件的焊接。首先采用不同焊絲進(jìn)行焊接試驗(yàn),對比各接頭的外觀成形和組織性能,確定S201焊絲作為銅鋼CMT搭接焊的填充材料,進(jìn)一步通過工藝試驗(yàn)確定送絲速度、焊接速度和焊槍角度的規(guī)范區(qū)間,基于響應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)試驗(yàn),建立接觸角、鋪展寬度和抗拉強(qiáng)度與各焊接參數(shù)之間的關(guān)系模型,分析了單因素和多因素交互作用下焊接參數(shù)對各響應(yīng)值的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)暮附铀俣扰浜陷^大的焊槍角度和較小的送絲速度更易獲得成形良好且滿足使用性能的銅鋼CMT搭接接頭,對優(yōu)化的工藝進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,證明了模型的適用性。然后通過金相觀察、掃描電子顯微分析、能譜分析等方法,系統(tǒng)研究了不同類型接頭焊縫和界面層的組織結(jié)構(gòu),由于鋼表面和熔池邊界散熱速度較快,所以此處晶粒都垂直長大,更大的溫度梯度使鋼表面的胞狀晶更細(xì)小,熔池邊界較粗大的胞狀晶一直生長至焊縫中心,相比之下,焊縫中上部的過冷度更大,所以出現(xiàn)了等軸晶,界面層為(α+ε)雙相固溶體;鋼發(fā)生熔化時(shí),冷卻過程中溶解的鐵會不斷析出,形成彌散分布的α-Fe,其能促進(jìn)異質(zhì)形核,所以焊縫組織為細(xì)小的等軸晶,界面層為分布ε-Cu的鐵基固溶體,填加S211焊絲接頭界面還有少量Fe3Si生成。最優(yōu)工藝的銅鋼拉伸試件斷裂在熱影響區(qū),且發(fā)生明顯的頸縮,屬于延性斷裂,接頭強(qiáng)度達(dá)到220.78MPa,強(qiáng)度系數(shù)為76.89%,滿足使用性能要求,硬度最低值也出現(xiàn)在熱影響區(qū)。最后分析銅鋼CMT搭接焊溫度場,根據(jù)構(gòu)件尺寸建立實(shí)體模型,選擇雙橢球熱源對試板的溫度場進(jìn)行模擬,與實(shí)測的熱循環(huán)曲線吻合,驗(yàn)證了模型的正確性,進(jìn)一步模擬燃燒室的溫度場,發(fā)現(xiàn)等溫線呈不對稱的橢圓形分布,鋼側(cè)溫度梯度更大,銅側(cè)散熱更快,焊接參數(shù)的改變將影響溫度場分布,增大送絲速度或減小焊接速度都會使高溫區(qū)擴(kuò)大,而隨著焊槍角度的增大,主要熱輸入逐漸由銅側(cè)偏向鋼側(cè)。
【關(guān)鍵詞】：銅鋼焊接 CMT技術(shù) 焊縫區(qū)組織 界面層組織 溫度場
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V463;TG457.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-20
• 1.2.1 CMT冷金屬過渡技術(shù)的研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.2 銅鋼異種金屬焊接的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.3 國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述簡析20-21
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容21-22
• 第2章 試驗(yàn)材料、設(shè)備與方法22-26
• 2.1 試驗(yàn)材料22
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備22-23
• 2.3 試驗(yàn)過程23-24
• 2.3.1 試件表面處理23-24
• 2.3.2 施焊24
• 2.4 焊接接頭的組織分析24-25
• 2.4.1 金相組織觀察24
• 2.4.2 掃描電子顯微分析24-25
• 2.5 焊接接頭的的性能測試25-26
• 2.5.1 拉伸力學(xué)性能測試25
• 2.5.2 顯微硬度測試25-26
• 第3章 銅鋼異種金屬CMT焊接工藝研究26-43
• 3.1 焊絲的選擇26-28
• 3.2 焊縫成形規(guī)范區(qū)間的確定28-30
• 3.3 建立關(guān)系模型30-35
• 3.3.1 RSM試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)30-32
• 3.3.2 RSM接頭抗拉強(qiáng)度32-33
• 3.3.3 RSM接頭宏觀成形33-35
• 3.4 焊接參數(shù)對成形尺寸及力學(xué)性能的影響35-40
• 3.4.1 焊接參數(shù)對接觸角的影響規(guī)律35-37
• 3.4.2 焊接參數(shù)對鋪展寬度的影響規(guī)律37-38
• 3.4.3 焊接參數(shù)對抗拉強(qiáng)度的影響規(guī)律38-40
• 3.5 焊接工藝優(yōu)化及試驗(yàn)驗(yàn)證40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 銅鋼CMT搭接接頭組織和性能分析43-59
• 4.1 焊接接頭組織結(jié)構(gòu)分析43-53
• 4.1.1 宏觀形貌分析43-46
• 4.1.2 微觀組織分析46-53
• 4.2 焊接接頭性能分析53-56
• 4.2.1 拉伸力學(xué)性能53-54
• 4.2.2 斷口形貌分析54-55
• 4.2.3 顯微硬度分布55-56
• 4.3 焊接接頭缺陷成因及預(yù)防56-58
• 4.3.1 外部成形缺陷56-57
• 4.3.2 內(nèi)部氣孔缺陷57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 第5章 銅鋼異種金屬CMT焊接溫度場模擬59-76
• 5.1 焊接溫度場數(shù)值模擬59-65
• 5.1.1 實(shí)體模型建立59-60
• 5.1.2 焊接熱輸入模型60-61
• 5.1.3 有限元網(wǎng)格的劃分61-63
• 5.1.4 邊界條件及初始條件63-64
• 5.1.5 材料物理性能參數(shù)64-65
• 5.2 銅鋼試板溫度場的模擬結(jié)果65-73
• 5.2.1 模型的驗(yàn)正65-66
• 5.2.2 溫度場分布特點(diǎn)66-69
• 5.2.3 焊接參數(shù)對溫度場分布的影響69-73
• 5.3 實(shí)際構(gòu)件溫度場模擬結(jié)果73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81

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1 記者 張Z，

本文編號：863317