基于電磁熱力耦合控制焊接冷裂紋機理研究.pdf

1、低合金高強鋼由于碳當(dāng)量大，焊接時對冷裂紋傾向嚴(yán)重，常常需要利用焊前預(yù)熱或焊后后熱等措施來控制冷裂紋，效率低且焊接工作條件苛刻。本論文針對低合金高強鋼的焊接特點，提出了基于電磁熱力耦合控制焊接冷裂紋的新工藝。該工藝方法是基于隨焊電磁感應(yīng)加熱和焊后電磁沖擊的復(fù)合作用來改善焊縫的組織，降低焊縫根部的橫向殘余應(yīng)力并減少焊接接頭殘余氫的含量，從而達到控制焊縫冷裂紋敏感性的目的。
　　本文首先基于有限元分析軟件 ABAQUS研究了常規(guī)焊和電磁

2、熱力耦合焊接過程中溫度場、應(yīng)力場的變化規(guī)律以及殘余氫的擴散分布規(guī)律。在有限元分析過程中，以斜 Y坡口冷裂紋拘束試驗為分析對象，利用HYPERMESH建立了有限元分析模型，采用FORTRAN語言編程實現(xiàn)了電弧熱源和感應(yīng)加熱熱源的復(fù)合作用。研究結(jié)果表明，利用電磁感應(yīng)加熱作為輔助的熱源可依據(jù)被焊材料的CCT曲線調(diào)整其焊接冷卻過程，降低焊接接頭的冷卻速度，延長冷卻時間 t8/3，改善焊縫組織；同時，電磁熱力耦合通過改善焊接接頭溫度場的不均勻性并

3、在電磁沖擊過程對焊縫根部橫向進行塑性延展，將焊縫根部的橫向殘余應(yīng)力由拉應(yīng)力降為壓應(yīng)力。
　　采用酒精法測量了常規(guī)焊和電磁感應(yīng)加熱焊接接頭的平均殘余氫含量，實驗結(jié)果表明，電磁感應(yīng)加熱焊接接頭的平均氫含量要遠低于常規(guī)焊。并以此作為氫擴散有限元數(shù)值模擬的初始濃度，有限于分析結(jié)果表明，電磁熱力耦合和常規(guī)焊相比，焊接熱影響區(qū)的氫濃度峰值顯著下降。
　　通過斜 Y坡口實驗驗證了低合金高強鋼40CrNiMo分別采用常規(guī)焊、電磁感應(yīng)加熱、電