冷絲填充埋弧焊熔池?zé)崃W(xué)行為的研究.pdf

1、隨著焊接結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)度要求的提高，高強(qiáng)鋼在焊接結(jié)構(gòu)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)件、壓力容器等采用大線能量的埋弧焊時(shí)，較大的焊接線能量會(huì)導(dǎo)致母材發(fā)生過(guò)熱損害，熱影響區(qū)晶粒組織粗大，致使熱影響區(qū)產(chǎn)生脆化問(wèn)題。試驗(yàn)研究表明，冷絲填充埋弧焊可以有效的解決高強(qiáng)鋼，控扎鋼等熱敏感性強(qiáng)的材料采用埋弧焊接時(shí)的熱影響區(qū)脆化問(wèn)題;細(xì)化晶粒，改善焊縫的微觀組織及力學(xué)性能。然而，在冷絲填充埋弧焊過(guò)程中，關(guān)于冷絲熔化的熱量獲取，冷絲填充與熔池能量分配的量化關(guān)系，焊

2、縫微觀組織與力學(xué)性能的演變過(guò)程，冷絲填充過(guò)程中溫度場(chǎng)與應(yīng)力應(yīng)變的瞬時(shí)變化過(guò)程等一系列問(wèn)題還需深入的研究。因此，開(kāi)展了以下研究工作。
　　 (1)搭建了一套以計(jì)算機(jī)為核心的溫度場(chǎng)測(cè)量硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)由熱電偶、XMC5000高速數(shù)據(jù)采集器、RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)構(gòu)成。開(kāi)發(fā)了一個(gè)以MCGS組態(tài)軟件為核心的溫度場(chǎng)采集軟件系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與存儲(chǔ)、打印等功能。該測(cè)溫系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程中同一時(shí)刻不同深度的各測(cè)

3、溫點(diǎn)三維溫度場(chǎng)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集，通過(guò)良好的人機(jī)界面可以直觀的顯示測(cè)點(diǎn)及其各測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，并且依靠建有的歷史數(shù)據(jù)項(xiàng)目形成一個(gè)龐大的試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以方便準(zhǔn)確地提取歷史數(shù)據(jù)。通過(guò)理論分析及利用該系統(tǒng)對(duì)同定熱源的溫度測(cè)量，根據(jù)誤差分析本系統(tǒng)可以有效、合理的應(yīng)用于冷絲填充埋弧焊溫度場(chǎng)的測(cè)量。
　　 (2)研究了冷絲填充位置、冷絲填充速度、不同冷絲直徑等工藝參數(shù)對(duì)焊接接頭微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律。分別以不同填充位置、不同送絲速度以及不同

4、填充絲直徑進(jìn)行冷絲填充埋弧焊，得到待評(píng)定的對(duì)接接頭，焊后對(duì)各個(gè)接頭進(jìn)行金相顯微組織分析及沖擊與彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，冷絲填充參與了熔池?zé)崃W(xué)行為，從而減小了熔池?zé)釋?duì)母材的過(guò)熱損害，冷絲填充在電弧之后使冷絲填充埋弧焊工藝方法可獲得良好的組織及其力學(xué)性能，合理的冷絲填充量是保證工藝實(shí)現(xiàn)及獲得滿意的組織和性能的關(guān)鍵。
　　 (3)建立了焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的有限元模型，分析了填充冷絲與不填充冷絲時(shí)埋弧焊過(guò)程溫度場(chǎng)與殘余應(yīng)力的分布。通過(guò)

5、對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果的一致性，表明測(cè)量與計(jì)算結(jié)果基本吻合，從而驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量與數(shù)值模擬結(jié)果顯示，填充冷絲與不填充冷絲時(shí)溫度場(chǎng)的分布不同，填充冷絲后的溫度場(chǎng)分布較不填充冷絲時(shí)明顯改善，提高了接頭微觀組織性能。溫度場(chǎng)的變化直接影響了應(yīng)力場(chǎng)的分布，導(dǎo)致冷卻過(guò)程中的殘余應(yīng)力發(fā)生改變。應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，填充冷絲與不填充冷絲時(shí)殘余應(yīng)力分布規(guī)律相似，只是應(yīng)力水平有所差異，填充冷絲后可以有效地降低殘余應(yīng)力，對(duì)焊接接頭