本文關(guān)鍵詞：變形對(duì)兩種鋼材焊接組織及力學(xué)性能的影響研究

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【摘要】：在焊接結(jié)構(gòu)件中,需要在焊前預(yù)先進(jìn)行如彎曲變形等成型加工的工件占據(jù)了非常大的比例,然而目前針對(duì)預(yù)變形件焊接的研究較少。本文以Q235和304L預(yù)變形薄板焊接為研究對(duì)象,結(jié)合有限元模擬,研究預(yù)變形對(duì)鋼材的焊接組織和力學(xué)性能的影響,對(duì)改善石油化工、機(jī)械制造等行業(yè)的焊接結(jié)構(gòu)件質(zhì)量,提高我國(guó)結(jié)構(gòu)件的焊接制造水準(zhǔn),推動(dòng)高端裝備技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。本文首先通過液壓折彎試驗(yàn)對(duì)鋼板進(jìn)行90。折彎,獲得焊前預(yù)變形,并利用Forge有限元模擬折彎加工的變形程度分布,應(yīng)變場(chǎng)結(jié)果得到電解刻蝕圖紋的驗(yàn)證。根據(jù)應(yīng)變場(chǎng)結(jié)果設(shè)計(jì)了兩組焊接組織分別具有不同變形程度的預(yù)折彎焊接接頭試樣,以及一組在變形后經(jīng)過去應(yīng)力退火的對(duì)比試樣,作為本文研究的前提和主要研究對(duì)象。然后,利用機(jī)器人GMAW焊接試驗(yàn)研究焊接參數(shù)對(duì)Q235和304L接頭焊縫的影響規(guī)律,優(yōu)選了兩種材料的合理焊接參數(shù),實(shí)現(xiàn)了通過折彎實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的預(yù)變形焊接接頭,得到的焊縫成型良好,無夾雜、咬邊、裂紋、氣孔等缺陷。對(duì)于Q235,焊接速度為4.0mm/s,送絲速度4.2 m/min,電壓為23 V；對(duì)于304L,焊接速度為3.7 mm/s,送絲速度4.0 m/min,電壓為16 V。為分析預(yù)變形對(duì)焊接組織和性能的影響,本文進(jìn)一步建立了Q235預(yù)變形接頭的焊接溫度場(chǎng)有限元模型,得到不同焊接區(qū)域的熱循環(huán)曲線,并通過熔池形狀和實(shí)際熱循環(huán)曲線進(jìn)行了驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)分析了預(yù)變形對(duì)Q235和304L兩種鋼材焊接組織和力學(xué)性能等的影響。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于Q235接頭的顯微組織,由于折彎變形增大了碳原子的遷移速率,使得L+6相區(qū)減小,γ相區(qū)變窄,從而導(dǎo)致冷卻過程中在相應(yīng)相區(qū)的停留時(shí)間變短,減小了熔合區(qū)和粗晶區(qū)的寬度。對(duì)不同焊接區(qū)域,預(yù)變形程度越大,接頭的熔合區(qū)尺寸越小,細(xì)晶區(qū)尺寸越大,而各區(qū)域的組織形貌不變。預(yù)變形后接頭的抗拉強(qiáng)度不低于母材,在熔合區(qū)和熱影響區(qū)的硬度值均高于母材,接頭的硬度分布曲線體現(xiàn)了預(yù)變形對(duì)熔合區(qū)和細(xì)晶區(qū)寬度的影響,與焊接組織尺寸的觀察結(jié)果一致。對(duì)于Q235接頭的殘余應(yīng)力,預(yù)變形在一定程度上降低了縱向殘余拉應(yīng)力,并增大了焊縫附近的橫向殘余壓應(yīng)力,但可能會(huì)提高熱影響區(qū)的橫向殘余拉應(yīng)力。與無預(yù)變形的焊接接頭相比,304L接頭的顯微組織隨著預(yù)折彎接頭熔合區(qū)和熱影響區(qū)預(yù)變形程度的增大,熔合區(qū)寬度變小,熱影響區(qū)條狀鐵素體的體積分?jǐn)?shù)減少,這主要是由于預(yù)變形產(chǎn)生的位錯(cuò)與空位促進(jìn)了溶質(zhì)元素的擴(kuò)散,進(jìn)而促進(jìn)了焊接冷卻過程中6鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)化,使得更少的6鐵素體保留在熱影響區(qū)。此外,在同等條件下,經(jīng)過預(yù)變形的304L焊接接頭抗拉強(qiáng)度更大。其中,焊趾處初始預(yù)變形程度約30%的接頭I強(qiáng)度與母材接近,到達(dá)母材抗拉強(qiáng)度的98%。相對(duì)于熔合區(qū)變形程度較低的接頭Ⅱ,接頭I的預(yù)變形程度更高,一方面減小了熔合區(qū)這一薄弱區(qū)域的寬度,另一方面使得熔合區(qū)硬度提高,因此接頭強(qiáng)度更高。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG457.11

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1 劉鑫剛;聶紹珉;任運(yùn)來;;預(yù)變形高溫?cái)U(kuò)散對(duì)合金元素分布和組織的影響[J];塑性工程學(xué)報(bào);2007年06期

2 金蘭;李維娟;張永衡;;預(yù)變形量對(duì)超低碳鋼烘烤硬化性能的影響[J];機(jī)械工程材料;2012年12期

3 張學(xué)義;鄒廣平;夏興有;岳寶成;;低碳鋼扭轉(zhuǎn)預(yù)變形沖擊性能與微觀機(jī)理[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年S1期

4 江軻;張作全;;預(yù)變形技術(shù)在覆膜鐵罐彩印中的應(yīng)用[J];包裝學(xué)報(bào);2012年04期

5 ;預(yù)變形對(duì)鋯合金拉伸性能的影響[J];鈦工業(yè)進(jìn)展;2014年02期

6 李慧中,張新明,陳明安,周卓平,龔敏如;預(yù)變形對(duì)2519鋁合金組織與力學(xué)性能的影響[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2004年12期

7 李慧中;李洲;梁霄鵬;郭菲菲;孫風(fēng)蔚;;預(yù)變形對(duì)Al-Cu-Mn-Mg-Ag合金的組織與力學(xué)性能的影響[J];航空材料學(xué)報(bào);2009年02期

8 張新明;劉玲;賈寓真;;拉伸與軋制預(yù)變形對(duì)2519A鋁合金組織與力學(xué)性能的影響[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2010年06期

9 王芝秀;李海;魏修宇;鄭子樵;;預(yù)變形對(duì)2E12鋁合金拉伸性能和疲勞壽命的影響[J];稀有金屬材料與工程;2010年S1期

10 笛普林,羅蘭·維雷特,王平;鋼絲繩預(yù)變形生產(chǎn)工藝一百年[J];金屬制品;1988年S1期

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1 胡琦;張青川;曹鵬濤;符師樺;;預(yù)變形對(duì)5052鋁合金中Portevin-Le Chatelier效應(yīng)的影響[A];第十二屆全國(guó)實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

2 王s，

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