本文關(guān)鍵詞：S355鋼MAG及激光-MAG復(fù)合焊殘余應(yīng)力研究

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【摘要】：S355鋼是一種低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，它被廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、壓力容器、鐵路、車輛等各個(gè)方面。特別是，隨著高鐵技術(shù)的快速發(fā)展，S355鋼被大量應(yīng)用于軌道客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的制造，其焊接工藝主要采用MAG焊方法。而隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，激光-MAG復(fù)合焊技術(shù)逐漸成熟。激光-MAG復(fù)合焊具有熔深大、間隙適應(yīng)能力強(qiáng)、焊接變形小及焊接速度快等優(yōu)點(diǎn),在軌道客車制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 在焊接過(guò)程中由于不均勻的熱輸入，，會(huì)使焊件中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。而焊接殘余應(yīng)力的大小、分布會(huì)對(duì)焊接構(gòu)件的脆性破壞、疲勞破壞、高溫蠕變開(kāi)裂、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂及其他各種破壞產(chǎn)生重要影響。因此，分析和掌握S355鋼焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律對(duì)改善焊接工藝及確保焊接結(jié)構(gòu)安全是非常必要的。 本文分別對(duì)S355鋼采用MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊制備標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接試樣；采用MARC軟件模擬分析了MAG焊件的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)；采用盲孔法分別測(cè)試兩種焊接方法所制備焊接試樣的殘余應(yīng)力，并分析了焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及特點(diǎn)；探討了影響殘余應(yīng)力分布的基本機(jī)制；模擬預(yù)測(cè)了不同焊接順序和坡口類型的S355鋼MAG焊平板對(duì)接焊件的殘余應(yīng)力。 研究結(jié)果表明：MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊件的殘余應(yīng)力分布規(guī)律有相似之處。最大主應(yīng)力均出現(xiàn)在焊縫中心區(qū)域，離焊縫越遠(yuǎn)，應(yīng)力值越小。沿著焊縫方向，離焊縫中心區(qū)域越遠(yuǎn)，拉應(yīng)力值逐漸減小，至兩側(cè)焊件端部時(shí)，減小為零；垂直于焊縫方向，由焊縫到板件兩側(cè)，縱向應(yīng)力逐漸減小至負(fù)值，即從拉應(yīng)力區(qū)快速過(guò)渡到壓應(yīng)力區(qū)。而MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊件的殘余應(yīng)力具體分布規(guī)律又具有各自的特點(diǎn)。 MAG焊采用不對(duì)稱X型坡口，坡口兩側(cè)的線能量不同，溫度場(chǎng)的分布也不同，其應(yīng)力和變形的情況也不相同。小坡口一側(cè)，熱作用區(qū)寬度小，模擬時(shí)的縱向應(yīng)力最大值為498.057MPa，而實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大值為504.62MPa；大坡口一側(cè)，模擬時(shí)縱向應(yīng)力最大值為336.284MPa，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最大值為405.58MPa。對(duì)比得出，小坡口一側(cè)的縱向應(yīng)力最大值高于大坡口一側(cè)，而高拉應(yīng)力區(qū)寬度比例大于大坡口一側(cè)。模擬與實(shí)測(cè)結(jié)果基本符合。 與MAG焊件相比，激光-MAG復(fù)合焊兩側(cè)的熱源更明顯不同。激光焊一側(cè)，線能量密度大，熱作用區(qū)寬度小，實(shí)驗(yàn)測(cè)得最大值為539.97MPa；MAG焊一側(cè)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得最大值為444.92MPa。對(duì)比得出，激光焊一側(cè)的縱向應(yīng)力最大值高于MAG焊一側(cè)，而高拉應(yīng)力區(qū)寬度比例要大于MAG焊一側(cè)。 當(dāng)改變S355鋼MAG焊件的焊接工藝條件，如焊接順序、坡口形式等，焊接殘余應(yīng)力的大小和分布有所差異。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中，利用焊接應(yīng)力與變形的模擬來(lái)分析結(jié)果來(lái)制造焊接工藝、保證結(jié)構(gòu)安全是一種合理、高效的方法。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG404;TG457.11

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本文編號(hào)：1145028