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《大连理工大学》 2006年
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掺杂超细WC复合合金敷层的埋弧堆焊及过程模拟

王越  
【摘要】:连铸机输送辊是连铸连轧设备中的关键部件,易于产生热疲劳和磨损破坏。常采用表面敷层的方法加以修复。近年来,埋弧堆焊用药芯焊丝在国内外得到了广泛的应用,被称为是代替实芯焊丝的新型焊接材料。药芯焊丝由于具有易于制造、成分调整灵活、焊接质量高、综合成本低等优点,正在逐渐成为自动化焊接材料开发、应用的主流,而药芯焊丝埋弧焊敷层的性能可与激光表面处理敷层相比拟。本文研究了一种应用于连铸辊的含超细WC粉末的埋弧堆焊复合敷层材料。 本文针对Cr13系堆焊焊丝的特点,重点考察铬、镍、碳、钒等合金元素在堆焊层中的强化作用,通过堆焊实验和计算确定合金元素过渡系数和合适的含量,最终设计优选出弥散强化耐热不锈钢复合敷层材料。为了改善焊接工艺性和敷层材料的耐磨性,本文还采用高能球磨法制备了超细WC粉末,并将超细WC粉末以不同形式加入到药芯焊丝合金粉末中,分析了几种焊接工艺条件对堆焊层显微组织和力学性能的影响,试验考察了堆焊合金的耐磨损性能、耐热疲劳性能,探讨了该堆焊敷层的耐热耐磨机理。 该焊丝以一般的马氏体Cr13系药芯焊丝为基础,与Cr13系药芯焊丝的单一相组织不同的是,它通过添加的多种合金化元素与加入到合金粉中的超细WC粉末的相互作用,使最终堆焊层为含多种形态的碳化物的弥散强化复合合金层,使敷层在保持热疲劳性能的基础上,还具有较高的硬度,增强了堆焊层的耐磨性,这对于超细粉末在堆焊材料方面的应用有重要的意义。 本文在结合有限元理论的基础上,对三维焊接温度场和应力场进行了实时的动态模拟研究。针对平板堆焊进行了实例计算,以ANSYS软件为平台,选取高斯函数分布的热源模型,利用APDL语言编写程序,重点解决了焊接热源的移动问题,为优化焊接工艺条件以及复杂情况的焊接温度场、应力场分析提供了理论依据,促进了有限元分析技术在焊接工程中的应用。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG455

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