45鋼軸對(duì)稱(chēng)件閃光對(duì)焊焊接工藝和接頭溫度場(chǎng)與組織模擬.pdf

1、本文選擇45鋼為研究對(duì)象，對(duì)其軸對(duì)稱(chēng)件的閃光對(duì)焊焊接工藝、焊接熱過(guò)程及組織演變與分布進(jìn)行了綜合研究與分析。 利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)Φ16mm、長(zhǎng)100mm的45鋼軸對(duì)稱(chēng)件閃光對(duì)焊焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。選用單一水平正交表L9(34)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，以焊接接頭抗拉強(qiáng)度為考核指標(biāo)，選擇調(diào)伸長(zhǎng)度L、輸出電流百分比(閃光電流密度Jf)、閃光時(shí)間t、次級(jí)空載電壓U20等四參數(shù)為試驗(yàn)因素，忽略各因素間的交互作用，每個(gè)因素選取3個(gè)位級(jí)進(jìn)行正交試

2、驗(yàn)，獲得的較優(yōu)焊接參數(shù)組合為L(zhǎng)=15mm、輸出電流百分比80﹪、t=6s、U20=6.23V，其中U20為較重要參數(shù)，對(duì)焊接接頭性能影響較顯著，該工藝參數(shù)組合的焊接試驗(yàn)所得的焊接接頭平均σb為702MPa高于母材的667MPa。 焊接接頭三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)表明其接頭塑性較母材稍差，金相組織分析發(fā)現(xiàn)隨著距離焊接端越遠(yuǎn)峰值溫度逐步下降，晶粒從近縫區(qū)、過(guò)熱區(qū)到相變區(qū)逐漸細(xì)化，過(guò)熱區(qū)奧氏體晶粒粗大，且在空冷狀態(tài)下形成魏氏組織，驗(yàn)證了焊接HAZ

3、韌塑性降低的原因。分析了焊接HAZ內(nèi)不同區(qū)域的組織轉(zhuǎn)變及晶粒度分布，探討了溫度、組織及性能之間的相互影響。 利用較優(yōu)的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)研究其焊接溫度場(chǎng)分布。通過(guò)溫度檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)測(cè)了45鋼軸對(duì)稱(chēng)件閃光對(duì)焊焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)分布，確定了軸向溫度T(x)與軸向距離x之間的關(guān)系為lnT(x)=K(a+bx+cx2+dx3)；同一橫截面上的徑向溫度由表及里逐漸升高，呈拋物線規(guī)律變化；以焊接熱循環(huán)過(guò)程中的峰值溫度TP為基準(zhǔn)，將焊接熱循環(huán)曲線

4、分為升溫段和降溫段分別進(jìn)行擬合處理，得到了不同測(cè)溫點(diǎn)的焊接熱循環(huán)曲線。 基于有限元分析建立了閃光對(duì)焊焊接過(guò)程熱電耦合的二維軸對(duì)稱(chēng)簡(jiǎn)化模型，該模型中結(jié)合閃光對(duì)焊的實(shí)際及材料物性參數(shù)隨溫度變化的特性，考慮了接觸電阻及相變潛熱對(duì)產(chǎn)熱過(guò)程的影響，模擬得到了閃光對(duì)焊焊接加熱過(guò)程任一時(shí)刻溫度分布及任一位置焊接熱循環(huán)。模擬與實(shí)測(cè)兩者比較驗(yàn)證了所建熱電耦合二維簡(jiǎn)化模型的合理性。 基于45鋼軸對(duì)稱(chēng)件閃光對(duì)焊焊接溫度場(chǎng)的實(shí)測(cè)，采用MC模擬與