本文關(guān)鍵詞：TTS443電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬及組織性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TTS443鐵素體不銹鋼由于其鎳元素含量低,價(jià)格低廉同時(shí)具有良好的力學(xué)性能及耐蝕性能,被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電梯裝飾、廚房用具、保溫水箱等各個(gè)領(lǐng)域。但是,由于TTS443鐵素體不銹鋼焊接過(guò)程中熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大導(dǎo)致焊接接頭性能急劇下降,一定程度上,限制了TT443鋼的推廣。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,特別是在汽車(chē)的一些重要部件上,大多都是通過(guò)薄板的電阻點(diǎn)焊制造完成的。因此,研究鐵素體不銹鋼薄板結(jié)構(gòu)的電阻點(diǎn)焊過(guò)程,對(duì)于TTS443鋼的推廣使用,具有非常重要的意義。本文針對(duì)經(jīng)濟(jì)型鐵素體不銹鋼TTS443電阻點(diǎn)焊接頭的組織與性能進(jìn)行了研究。通過(guò)限元模擬獲得點(diǎn)焊焊接接頭的溫度場(chǎng),進(jìn)而結(jié)合平衡相圖對(duì)接頭顯微組織特征、晶粒長(zhǎng)大規(guī)律及析出相影響進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上,研究了不同熱輸入對(duì)電阻點(diǎn)焊焊接接頭的焊核尺寸、顯微組織特征及力學(xué)性能的影響。采用ABAQUS有限元軟件對(duì)TTS443鐵素體不銹鋼薄板點(diǎn)焊的焊接過(guò)程進(jìn)行有限元分析,建立TTS443鐵素體不銹鋼電阻點(diǎn)焊模型,實(shí)現(xiàn)了熱-電-力三場(chǎng)的直接耦合計(jì)算,獲得了焊接接頭的溫度場(chǎng)及電流密度分布。通過(guò)對(duì)實(shí)際焊點(diǎn)試樣熔核形狀與尺寸進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比,驗(yàn)證了所建點(diǎn)焊模型的合理性和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。模型直接耦合了熱-電-力三場(chǎng),對(duì)熱-電-力三場(chǎng)進(jìn)行同時(shí)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)焊過(guò)程中涉及到的熱、電和機(jī)械現(xiàn)象之間的強(qiáng)相互作用的準(zhǔn)確表述。模型充分考慮到了溫度相關(guān)的材料特性和接觸界面熱-電-力三場(chǎng)交互作用。在數(shù)值計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性得到保證的基礎(chǔ)上,揭示了點(diǎn)焊過(guò)程中電流密度以及接頭溫度場(chǎng)分布的變化規(guī)律,探討了電阻點(diǎn)焊熔核形成過(guò)程。結(jié)合實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果對(duì)電阻點(diǎn)焊接頭的顯微組織、晶粒長(zhǎng)大行為、析出相(TiN)對(duì)晶粒長(zhǎng)大機(jī)制進(jìn)行了深入分析。采用四組不同熱輸入,焊接功率分別為3.2kVA、4.8k VA、6.4kVA和8.0kVA制備焊接接頭。計(jì)算出不同熱輸入條件下的焊核直徑分別為1.68mm、2.74mm、3.44mm、3.93mm;根據(jù)晶粒長(zhǎng)大公式與焊接熱影響區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線(xiàn),計(jì)算出了不同熱輸入下的熱影響區(qū)晶粒尺寸分別為:50.13μm、56.15μm、64.75μm、72.27μm。力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明,電阻點(diǎn)焊焊接接頭焊核、焊接熱影響區(qū)硬度隨著焊接熱輸入的增大有所增大。焊接熱輸入通過(guò)影響焊核尺寸對(duì)TTS443鋼電阻點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能影響較大,具體體現(xiàn)在峰值載荷、斷裂吸收能以及斷裂形式。隨焊接熱輸入的增加,點(diǎn)焊接頭峰值載荷和斷裂吸收能均增大,焊接接頭斷裂形式由界面斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榘纬鰯嗔�。焊接熱輸入�?.4k VA條件下,點(diǎn)焊焊接接頭拉伸性能良好,所能承受的疲勞強(qiáng)度為46.1MPa。
【關(guān)鍵詞】：電阻點(diǎn)焊 鐵素體不銹鋼 有限元模擬 顯微組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.71;TG453.9
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 鐵素體不銹鋼的概述10-12
• 1.2.1 鐵素體不銹鋼的發(fā)展10-11
• 1.2.2 鐵素體不銹鋼的合金體系11-12
• 1.3 鐵素體不銹鋼焊接性分析12-13
• 1.4 電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.5 本課題的主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線(xiàn)16-19
• 第二章 試驗(yàn)材料、方法及設(shè)備19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 試驗(yàn)材料19-20
• 2.3 試驗(yàn)設(shè)備及分析方法20-23
• 2.3.1 試驗(yàn)設(shè)備20-21
• 2.3.2 ABAQUS有限元軟件21
• 2.3.3 分析試驗(yàn)設(shè)備21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 TTS443電阻點(diǎn)焊多場(chǎng)耦合數(shù)值模擬25-35
• 3.1 引言25
• 3.2 電阻點(diǎn)焊數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)25-30
• 3.2.1 各向同性彈塑性分析理論25-27
• 3.2.2 熱-電-力三場(chǎng)耦合模塊理論27-30
• 3.3 電阻點(diǎn)焊多場(chǎng)耦合模型的建立30-34
• 3.3.1 電阻點(diǎn)焊模型的簡(jiǎn)化及假設(shè)條件30
• 3.3.2 幾何模型的建立及網(wǎng)格劃分30-31
• 3.3.3 材料性能31-33
• 3.3.4 邊界條件及載荷施加33-34
• 3.4 模擬計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 TTS443電阻點(diǎn)焊焊接頭溫度場(chǎng)分布及顯微組織分析35-46
• 4.1 引言35
• 4.2 焊接接頭溫度場(chǎng)的分布35-39
• 4.3 焊接接頭顯微組織分析39-43
• 4.3.1 焊接接頭的組織分布39-41
• 4.3.2 熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大計(jì)算41-42
• 4.3.3 析出相對(duì)晶粒長(zhǎng)大機(jī)制影響42-43
• 4.4 本章小節(jié)43-46
• 第五章 焊接熱輸入對(duì)電阻點(diǎn)焊接頭顯微組織的影響46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 焊接工藝及試驗(yàn)方法46-47
• 5.3 焊接接頭宏觀分析47
• 5.4 不同焊接熱輸入條件下的顯微組織分析47-52
• 5.5 本章小節(jié)52-54
• 第六章 TTS443鋼電阻點(diǎn)焊接頭的力學(xué)性能分析54-62
• 6.1 引言54
• 6.2 點(diǎn)焊接頭的顯微硬度測(cè)試結(jié)果與分析54-55
• 6.3 焊接接頭拉伸試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與分析55-58
• 6.4 焊接接頭疲勞試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與分析58-59
• 6.5 本章小節(jié)59-62
• 第七章 結(jié)論與展望62-64
• 7.1 結(jié)論62-63
• 7.2 研究展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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