本文關鍵詞：HG785D鋼焊接接頭的疲勞性能研究

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【摘要】：作為一種有效的零件連接方法,焊接技術可對工件進行加熱或加壓,使其材料達到永久性的冶金結合。通常,常規(guī)的焊接方法都是以母材的強度為參考,選取一種與母材強度相當或稍低的焊材來進行焊接,這種焊接方法稱之為等強或低強匹配原則,但這對高強度鋼焊接通常會帶來許多問題,比如焊縫易產生裂紋及強韌性無法良好配合,或熔合區(qū)及熱影響區(qū)性能不理想等。本文以HG785D高強度低合金鋼為研究對象,對其焊接工藝提出新的方案,針對高強度低合金鋼經常出現的力學性能下降問題,提出用兩種強度不同的焊材疊加起來進行焊接,形成“軟+硬+軟”的復合焊接結構,在兩個軟層之間加入一個強度高的緩沖層,以改善焊接接頭的力學性能。對HG785D鋼在常規(guī)焊接和新工藝下的焊接接頭進行了一系列的對比試驗和分析,以獲得其性能參數,為其工程應用奠定基礎。試驗結果表明:(1)對HG785D鋼的焊接過程進行了熱循環(huán)模擬,模擬結果與實測值吻合度比較高,對實際焊接工藝和規(guī)范的制定具有指導意義。(2)對HG785D鋼在兩種焊接工藝下的接頭進行了韌性沖擊試驗,結果發(fā)現兩種焊接接頭熱影響區(qū)的吸收功相差很小,而新工藝比傳統工藝在焊接接頭的焊縫區(qū)的吸收功要大,證實在焊縫中加入一個緩沖層可以有效地改善焊縫的韌性。(3)對HG785D鋼的兩種焊接接頭以及母材進行了疲勞裂紋擴展試驗,其中裂紋擴展的速率從快到慢依次是常規(guī)焊接熱影響區(qū)試樣、復合焊接熱影響區(qū)試樣、母材試樣、常規(guī)焊接焊縫區(qū)試樣和復合焊接焊縫區(qū)試樣。復合焊接焊縫區(qū)的疲勞壽命得到了明顯延長。(4)對HG785D鋼的疲勞斷口進行了電鏡掃描分析,證實裂紋以疲勞條紋方式進行擴展,母材、常規(guī)焊接焊縫區(qū)、復合焊接焊縫區(qū)的最后斷裂階段是以韌性斷裂為主,常規(guī)焊接熱影響區(qū)、復合焊接熱影響區(qū)的最后斷裂階段是從韌性斷裂過渡到解理斷裂。(5)探討了焊接接頭疲勞擴展性能與顯微組織和硬度的關系,表現為珠光體含量越多、晶粒越細小、組織越均勻、硬度越高則疲勞擴展速率越慢,反之,鐵素體含量越多、晶粒越粗大、組織分布不均、硬度越低則疲勞擴展速率越快。
【關鍵詞】：低合金高強鋼焊接 熱循環(huán) 焊縫區(qū) 熱影響區(qū) 裂紋擴展
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG407
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高強度低合金鋼焊接的研究現狀10-12
• 1.2.1 國外高強度低合金鋼焊接的研究現狀10-11
• 1.2.2 國內高強度低合金鋼焊接的研究現狀11-12
• 1.3 HG785D鋼簡介12-13
• 1.3.1 HG785D鋼的特點及用途12-13
• 1.3.2 HG785D鋼焊接性能的研究現狀13
• 1.4 本論文研究目的及其理論意義13-14
• 1.5 主要研究內容14
• 1.6 研究思路14-15
• 第二章 試驗方案及試驗過程15-33
• 2.1 材料的準備15-20
• 2.1.1 HG785D鋼的規(guī)格15
• 2.1.2 焊材的選取15-17
• 2.1.3 焊接工藝的制定17-19
• 2.1.4 冷卻速度的測量19-20
• 2.2 焊接接頭沖擊韌性試驗20-21
• 2.2.1 試驗原理20
• 2.2.2 試樣形狀及尺寸20
• 2.2.3 試驗設備20-21
• 2.3 疲勞裂紋擴展速率測試21-27
• 2.3.1 測試原理21-23
• 2.3.2 試樣類型與幾何尺寸23-24
• 2.3.3 試驗設備24-26
• 2.3.4 試驗方法26-27
• 2.4 焊接接頭的硬度測試27-30
• 2.4.1 測試原理27-28
• 2.4.2 試樣類型與幾何尺寸28-29
• 2.4.3 試驗設備29-30
• 2.5 焊接接頭顯微組織觀察30-32
• 2.5.1 試驗原理30
• 2.5.2 試驗設備30-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第三章 HG785D鋼焊接過程的熱循環(huán)模擬33-43
• 3.1 焊縫物理模型的建立及試驗參數測量33-34
• 3.1.1 焊縫的物理模型33
• 3.1.2 冷卻時間的理論計算33-34
• 3.2 HG785D鋼焊接過程的熱循環(huán)模擬34-42
• 3.2.1 建立有限元模型模35-37
• 3.2.2 仿真計算37-38
• 3.2.3 計算的結果及分析38-40
• 3.2.4 模擬的冷卻時間40-42
• 3.3 模擬值、實測值、理論計算值的比較與分析42
• 3.4 本章小結42-43
• 第四章 HG785D鋼焊接接頭的裂紋擴展速率分析43-62
• 4.1 HG785D鋼焊接接頭的沖擊韌性試驗分析43
• 4.2 HG785D鋼焊接接頭的疲勞裂紋擴展速率試驗43-60
• 4.2.1 裂紋擴展試驗數據43-46
• 4.2.2 數據處理與分析46-57
• 4.2.3 疲勞裂紋擴展斷.分析57-60
• 4.3 本章小結60-62
• 第五章 焊接接頭疲勞擴展性能與微觀組織和硬度的關系62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 焊接接頭的顯微組織觀察62-66
• 5.3 顯微硬度的測試與分析66-70
• 5.3.1 顯微硬度測試數據66-68
• 5.3.2 試驗數據分析68-70
• 5.4 疲勞擴展性能與顯微組織及顯微硬度的關系分析70-72
• 5.4.1 疲勞擴展性能與顯微組織的分析70-72
• 5.4.2 疲勞擴展性能與顯微硬度的分析72
• 5.5 本章小結72-74
• 結論與展望74-76
• 結論74-75
• 展望75-76
• 參考文獻76-79
• 附錄79-81
• 攻取學位期間取得的研究成果81-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：748063