S620Q高強(qiáng)厚板焊接過(guò)程數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、S620Q厚板低碳調(diào)質(zhì)鋼廣泛應(yīng)用于機(jī)械、礦山等領(lǐng)域，焊接作為其應(yīng)用中最主要的連接方式，焊接性能直接關(guān)系到設(shè)備構(gòu)件的安全可靠運(yùn)行。近年來(lái)，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究厚板的焊接性能日益受到關(guān)注。因此本文通過(guò)對(duì)40mm厚S620Q高強(qiáng)厚板分別進(jìn)行實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊（GMAW）和藥芯焊絲氣體保護(hù)焊（FCAW）焊接實(shí)驗(yàn)，利用掃描電鏡及拉伸試驗(yàn)等分析手段研究了焊接接頭各道焊層的組織轉(zhuǎn)變和力學(xué)性能變化規(guī)律。為了更好的研究S620Q厚板多層

2、多道焊接，本文同時(shí)運(yùn)用 ANSYS有限元軟件采用雙橢球熱源模型得到 S620Q鋼多層多道焊接溫度場(chǎng)分布規(guī)律，并對(duì)厚板各道焊層熱影響區(qū)（HAZ）寬度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在溫度場(chǎng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)熱－結(jié)構(gòu)間接耦合法與實(shí)際殘余應(yīng)力測(cè)試，得出焊接接頭殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。
　　焊接實(shí)驗(yàn)表明， GMAW和 FCAW工藝條件下，實(shí)芯焊縫主要組織為針狀鐵素體(AF)+粒狀貝氏體(GB)，藥芯焊縫組織為 GB+少量 AF；藥芯接頭焊縫的平均強(qiáng)度略高于實(shí)芯焊

3、縫，而且接頭硬度分布水平高于實(shí)芯焊縫。熱輸入較小時(shí)，實(shí)芯粗晶區(qū)組織為L(zhǎng)B，藥芯為 ML，隨著熱輸入的增大，實(shí)芯粗晶區(qū)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榇执?LB，藥芯轉(zhuǎn)變?yōu)镚B；沖擊試驗(yàn)表明，實(shí)芯焊縫沖擊值高于藥芯焊縫，而藥芯熔合區(qū)、粗晶區(qū)沖擊值略高于實(shí)芯粗晶區(qū)。受到二次熱循環(huán)作用，粗晶區(qū)晶界處生成了不規(guī)則、島狀 M-A和貝氏體，部分淬火區(qū)晶界處為GB，但粗晶區(qū)晶界處不規(guī)則、島狀M-A對(duì)韌性損害較小。
　　通過(guò)數(shù)值模擬得到了S620Q厚板多層多道焊接溫度

4、場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律；實(shí)測(cè)熱循環(huán)曲線與模擬計(jì)算 HAZ的熱循環(huán)曲線變化規(guī)律相同，最高峰值溫度與實(shí)測(cè)值相比，最大誤差為14％；數(shù)值模擬計(jì)算的HAZ各區(qū)域?qū)挾扰c實(shí)際測(cè)得的HAZ各區(qū)域?qū)挾然疚呛?。厚板焊后殘余拉?yīng)力主要分布在焊縫及其附近區(qū)域，最大等效殘余拉應(yīng)力為437MPa，X形坡口焊根處具有較大橫向殘余拉應(yīng)力為500MPa；厚度方向上發(fā)生位移量為0.968mm的面外角變形；模擬殘余應(yīng)力曲線與厚板實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)一致。
　　通過(guò)對(duì) S62