本文選題：水龍頭殼體 + 激光焊接��； 參考：《華僑大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：目前水龍頭薄殼結(jié)構(gòu)均采用整體鑄造的方法來加工制造,高污染、高耗能是該工藝的主要缺點(diǎn),開發(fā)新的制造方法和工藝,尤其是低耗能方法,成了業(yè)內(nèi)的關(guān)注點(diǎn)。本文針對水龍頭薄殼體,通過分體沖壓成型下料,提出采用不銹鋼激光焊接的方式來代替純銅的整體鑄造。由于激光焊接過程復(fù)雜,為此通過建立水龍頭殼體激光焊接熱源模型,推導(dǎo)焊接傳熱方程,建立水龍頭殼體有限元模型,對水龍頭殼體激光焊進(jìn)行溫度場的數(shù)值模擬。結(jié)果能夠較準(zhǔn)確仿真焊接過程,并得知水龍頭殼體各方向上熱循環(huán)曲線,熱源前方溫度梯度大,變化趨勢急劇;熱源后方,溫度梯度較小,變化較緩。在通孔處其散熱模式發(fā)生變化,散熱效率變低,為實(shí)際激光焊接擬定一組基本參數(shù)。以基本參數(shù)為基礎(chǔ),分析激光焊接各參數(shù)對接頭表面質(zhì)量的影響,利用數(shù)值優(yōu)化與實(shí)際焊接相結(jié)合的方法,得出一組參數(shù):焊接最大功率P=4.0kW,脈寬T=14ms,焊接速度v=5mm/s,離焦量d=-1.0mm。焊得的水龍頭焊縫光亮、致密、無氣孔等明顯缺陷,初步驗(yàn)證了新方法的可行性。為進(jìn)一步評定水龍頭激光焊方法的合理性,對304、310s奧氏體不銹鋼激光焊接接頭進(jìn)行性能測試以及微觀組織的觀察,結(jié)果表明水龍頭殼體平面變形量均小于規(guī)定值0.5mm,其焊縫成型性良好。304、310s兩種接頭的抗拉強(qiáng)度分別為576、516Mpa,斷裂位置均位于焊趾,斷裂機(jī)制為延性斷裂。兩種接頭抗彎性能良好,彎曲角度達(dá)到180°,卻未發(fā)生斷裂。兩種接頭硬度分布曲線規(guī)律一致,焊縫中心較熱影響區(qū)大,母材硬度值最高。自行設(shè)計剪切夾具,對304、310s不銹鋼水龍頭殼體激光焊接頭剪切實(shí)驗(yàn)表明,兩者抗拉剪平均強(qiáng)度分別為247Mpa,222Mpa,都遠(yuǎn)高于使用性能標(biāo)準(zhǔn)。水龍頭殼體密閉性與耐壓檢測結(jié)果表明水龍頭焊縫密閉耐壓性能符合焊后要求。接頭顯微組織觀察得知,焊縫中心主要為細(xì)小的奧氏體晶粒,往焊縫熔合區(qū),晶粒逐漸粗大,且形狀主要為柱狀。不同形態(tài)晶粒分布,沒有明顯的界限。通過晶間腐蝕實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):310s、304激光焊接接頭抗硫酸腐蝕性能好,未發(fā)生明顯晶間腐蝕。原位觀察熔合線的腐蝕過程發(fā)現(xiàn)熔合線并未發(fā)生明顯加寬。其斷口微觀形貌特征主要為韌窩,間接證明其耐腐蝕性好。對腐蝕后的焊縫金屬進(jìn)行能譜分析,焊縫中心晶粒Cr元素含量接近母材,而腐蝕溝槽中Cr元素較母材下降較多,但其含量仍高于12%,保證了其高的耐腐蝕性。本文研究成果將改變水龍頭制造現(xiàn)狀,節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本與能耗,為實(shí)際生產(chǎn)提供了重大的指導(dǎo)。
[Abstract]:At present, the thin shell structure of the faucet is manufactured by the whole casting method. High pollution and high energy consumption are the main disadvantages of the process. The development of new manufacturing methods and processes, especially the low energy consumption method, has become the focus of the industry. In this paper, the thin shell of the faucet is used for the laser welding of stainless steel through the blanking. Because of the complexity of the laser welding process, the heat transfer equation is derived by establishing the laser welding heat source model of the faucet shell, and the finite element model of the shell shell is established. The numerical simulation of the temperature field is made for the laser welding of the faucet shell. The result can be more accurate to simulate the welding process and know that the welding process is more accurate. The temperature gradient in front of the heat source is large and the change trend is sharp. After the heat source, the temperature gradient is smaller and the change is slow. The heat dissipation mode is changed at the through hole, the heat dissipation efficiency is reduced, and a set of basic parameters are drawn up for the actual laser welding. Based on the basic parameters, the butt of each parameter of the laser welding is analyzed. With the influence of the surface quality of the head, a set of parameters, the maximum power P=4.0kW, the pulse width T=14ms, the welding speed v=5mm/s, the brightness, the density and the no porosity of the faucet weld, are obtained by combining the numerical optimization with the actual welding method. The feasibility of the new method is preliminarily verified. The feasibility of the new method is preliminarily verified. The rationality of the head laser welding method, the performance test and microstructure observation of 304310s austenitic stainless steel laser welding joint, the results show that the plane deformation of the shell is less than the specified value 0.5mm. The tensile strength of the two joint with good welds is 576516Mpa and the fracture position is located at the weld toe, respectively. The fracture mechanism is ductile fracture. The flexural properties of the two joints are good, the bending angle reaches 180 degrees, but there is no fracture. The hardness distribution curves of the two kinds of joints are the same, the weld center is larger than the heat affected zone, and the hardness of the parent material is the highest. The self designed shear clamp is used for the laser welding head shear test of the 304310s stainless steel faucet shell. The average strength of the tensile shear is 247Mpa and 222Mpa, respectively, which is far higher than the standard of performance. The closed and pressure testing results of the faucet shell show that the sealing resistance of the weld is in line with the requirements after welding. The microstructure observation of the joint is that the weld center is mainly fine austenite grain, and the grain is gradually coarse and shape to the weld fusion zone. The main shape is columnar shape. There is no obvious boundary of grain distribution in different forms. Through intergranular corrosion test, it is found that 310S, 304 laser welded joint has good corrosion resistance and no obvious intergranular corrosion. The corrosion process of the in-situ observation fusion line found that the fusion line has not been broadened obviously. The fracture micromorphology is mainly dimple. It is proved that the corrosion resistance is good. The energy spectrum of the weld metal after corrosion is analyzed. The content of Cr element in the central grain of the weld is close to the parent material, while the Cr element in the corrosion groove is much lower than that of the parent material, but its content is still higher than 12%, which ensures its high corrosion resistance. This research will change the current situation of the manufacturing of the faucet and save the economic cost and energy consumption. It provides significant guidance for actual production.

【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG456.7

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本文編號：1823694