銅彈帶堆焊中泛鐵規(guī)律研究.pdf

1、銅合金堆敷層在兵器制造業(yè)上應(yīng)用廣泛。本文利用TIG堆焊方法在35CrMnSiA鋼基體表面堆敷Hs201銅合金。在分析堆焊溫度場分布、焊接工藝對溫度場的影響及在電弧作用下堆敷層與基體熔池流動規(guī)律的基礎(chǔ)上，主要對銅合金中泛鐵的分布、形態(tài)的發(fā)展演變以及泛鐵量規(guī)律進行了系統(tǒng)的研究。
　　通過分析焊接傳熱過程，采用焊后堆敷層幾何參數(shù)建立實體模型，利用高斯面熱源和堆敷層體熱源結(jié)合的復(fù)合熱源作為熱源模型，編寫用戶子程序?qū)崿F(xiàn)熱源擺動運動，模擬了不

2、同工藝下的焊接溫度場。研究結(jié)果表明：基體內(nèi)部各點熱循環(huán)最高溫度、冷卻速度隨著距界面距離增加而減??；相同焊接電流時，擺動焊基體界面處熱循環(huán)最高溫度低于單道焊，冷卻速度也小于單道焊；背部水冷焊接時，基體與堆敷層的冷卻速度大大提高。通過實測值對模擬結(jié)果進行驗證，發(fā)現(xiàn)在水冷焊接時基體表面處最高溫度有較大誤差，其余結(jié)果吻合較好。
　　利用溫度場分析獲得的結(jié)果并結(jié)合電弧壓力測量結(jié)果，研究堆敷層與基體熔池內(nèi)液相的流動規(guī)律。研究結(jié)果表明：在假設(shè)前

3、提下，不論是單一流場還是復(fù)合流場都會在很短的時間內(nèi)達到穩(wěn)定；在雙相流場內(nèi)，熔化基體從熔池底部向堆敷層兩側(cè)運動，液態(tài)銅合金由堆敷層頂部進入基體熔池。在流動過程中，接近熔池底部液相的流動速度較小，而堆敷層頂部流動速度較大。
　　通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析和X-射線衍射等方法對界面區(qū)和堆敷層合金進行分析，利用溫度場及熔池流場結(jié)果解釋堆敷層中泛鐵的分布、形態(tài)的演變過程。結(jié)果表明：在電弧壓力的作用下，熔化基體流向堆敷層兩側(cè)，并在那里

4、率先凝固形成泛鐵；液態(tài)銅合金流入熔池，因此在堆敷層中心與熔池中心泛鐵較少。隨著焊接電流的增大，泛鐵形態(tài)由最初的無可見泛鐵（I<270A）發(fā)展到細小的顆粒狀、類樹枝狀泛鐵（I=270A），再發(fā)展到大塊球狀泛鐵（I=300A），最后發(fā)展到Cu/Fe界面模糊，堆敷層內(nèi)Cu、Fe相互包覆（I=330A）。通過EDXA方法測量堆敷層內(nèi)泛鐵量，建立泛鐵量與焊接電流關(guān)系模型。
　　論文最后討論了控制泛鐵量因素，結(jié)果表明：在270A時采用背部水冷