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《哈尔滨工业大学》 2011年
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低合金高强钢厚板双面双弧横焊工艺研究

刘树义  
【摘要】:船舶上大厚板低合金高强钢的使用越来越广泛,对于船体上许多的横焊位置,传统的焊接方法工序多、生产率低——低合金高强钢厚板焊接成了船舶制造的一个瓶颈。双面双弧焊效率高、免除清根工序,因此将其引入低合金高强钢厚板横焊,研究其工艺机理,为该高效低成本绿色焊接技术的推广应用提供理论基础。 首先,成功实现了低合金高强钢厚板双面双弧横焊新工艺,未出现熔池下淌、焊瘤、咬边等缺陷。采用复合滤光技术克服了弧光的影响,对焊接熔池进行动态观测,显示根部熔合良好,前后弧热作用明显。前后热源在双弧之间的区域传热互为正热阻效应,导致双弧间出现热聚集,温度升高,横向温度梯度变缓,前弧熔池被明显拉长,后弧熔深变大,焊丝熔化多,增厚效果好。 组织决定性能,焊接接头的组织不仅取决于材料的化学成分,还要受热过程的控制。采用热电偶对热影响区不同区域的热循环进行实测,热循环曲线为双峰形态,双峰间最低温度均高于室温,前弧对后焊道有预热作用,后弧对前焊道有热处理作用。在对熔池热过程进行数值模拟时,所得结果也体现出相同的规律。 其次,由于冷却时得到的板条马氏体组分增大,热影响区和焊缝宏观硬度均高于母材。光学显微组织分析表明接头各个区域均为铁素体和板条马氏体的混合组织,软硬结合,性能良好。显微硬度分析显示不完全正火区相比较HAZ其他区域硬度较低,这是因为高温回火软化所致。 最后,采用热模拟技术对双面双弧打底焊道的部分热过程复杂区域进行放大,得到较大宏观尺寸的试样进行试验分析。所得组织为回火马氏体,由于其组织分数的提高,表现为硬度有所增大,韧性有所下降,但是波动幅度不大。冲击断口大部区域属于韧窝断口,为典型的韧性断裂,反映了打底层焊道性能良好。 综合以上分析,低合金高强钢厚板双面双弧横焊工艺打底焊熔合良好,未出现焊接缺陷;所得组织为板条马氏体和铁素体,强韧配比,性能良好;经过多重热循环的热影响区未出现组织恶化,韧性良好,该工艺是值得推广的。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG457.11

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