收藏本站
《河海大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

45钢轴对称件闪光对焊焊接工艺和接头温度场与组织模拟

陈洪莲  
【摘要】:本文选择45钢为研究对象,对其轴对称件的闪光对焊焊接工艺、焊接热过程及组织演变与分布进行了综合研究与分析。 利用正交试验设计法对Φ16mm、长100mm的45钢轴对称件闪光对焊焊接工艺参数进行优化研究。选用单一水平正交表L_9(3~4)设计试验方案,以焊接接头抗拉强度为考核指标,选择调伸长度L、输出电流百分比(闪光电流密度J_f)、闪光时间t、次级空载电压U_(20)等四参数为试验因素,忽略各因素间的交互作用,每个因素选取3个位级进行正交试验,获得的较优焊接参数组合为L=15mm、输出电流百分比80%、t=6s、U_(20)=6.23V,其中U_(20)为较重要参数,对焊接接头性能影响较显著,该工艺参数组合的焊接试验所得的焊接接头平均σ_b为702MPa高于母材的667MPa。 焊接接头三点弯曲试验表明其接头塑性较母材稍差,金相组织分析发现随着距离焊接端越远峰值温度逐步下降,晶粒从近缝区、过热区到相变区逐渐细化,过热区奥氏体晶粒粗大,且在空冷状态下形成魏氏组织,验证了焊接HAZ韧塑性降低的原因。分析了焊接HAZ内不同区域的组织转变及晶粒度分布,探讨了温度、组织及性能之间的相互影响。 利用较优的工艺参数进行焊接实验研究其焊接温度场分布。通过温度检测系统实测了45钢轴对称件闪光对焊焊接过程的温度场分布,确定了轴向温度T(x)与轴向距离x之间的关系为lnT(x)=K(a+bx+cx~2+dx~3);同一横截面上的径向温度由表及里逐渐升高,呈抛物线规律变化;以焊接热循环过程中的峰值温度T_p为基准,将焊接热循环曲线分为升温段和降温段分别进行拟合处理,得到了不同测温点的焊接热循环曲线。 基于有限元分析建立了闪光对焊焊接过程热电耦合的二维轴对称简化模型,该模型中结合闪光对焊的实际及材料物性参数随温度变化的特性,考虑了接触电阻及相变潜热对产热过程的影响,模拟得到了闪光对焊焊接加热过程任一时刻温度分布及任一位置焊接热循环。模拟与实测两者比较验证了所建热电耦合二维简化模型的合理性。 基于45钢轴对称件闪光对焊焊接温度场的实测,采用MC模拟与理论分析结合的方法研究了焊接HAZ奥氏体晶粒长大,考虑了晶粒长大动力学及温度对晶粒长大的影响。根据EDB模型确定了奥氏体晶粒长大动力学方程,确定了模拟时间MCS与实际时间t、实测温度T(t)之间的关系方程,以VB为运行环境,再现了焊接HAZ晶粒长大的动态演变过程,模拟和实测的晶粒大小结果基本相吻合。MC模拟指出温度梯度使焊接HAZ中晶粒长大尺寸仅为整体受热时的70%左右,焊接加热阶段对晶粒长大的贡献为25%~30%左右。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG457

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王超;非晶复合中间层钎焊—扩散连接Si3N4陶瓷的数值模拟及工艺优化[D];江苏科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 莫春立,钱百年,李殿中,李晶丽;铁素体不锈钢焊接HAZ的晶粒长大模型[J];材料研究学报;2001年03期
2 陈礼清,刘燕声,梁志德;晶粒长大机制的计算机模拟[J];东北大学学报;1994年03期
3 王永生,黄安国,李志远;低合金钢焊缝金属中奥氏体晶粒尺寸计算模型的研究[J];电焊机;2003年03期
4 王力群,熊建钢,黄安国,李志远;焊接接头微观组织模拟方法研究进展[J];电焊机;2003年09期
5 钟晓征,陈伟元,王豪才,郑军;多晶材料晶粒生长的Monte Carlo计算机模拟方法 Ⅰ 模拟正常晶粒生长[J];功能材料;1999年03期
6 钟晓征,陈伟元,王豪才,郑军;多晶材料晶粒生长的Monte Carlo计算机模拟方法 Ⅱ 模拟异常晶粒生长[J];功能材料;1999年03期
7 黄华刚,王克争,何方殿,吴建新,刘文铎;闪光对焊接头金相组织、性能和工艺关系的研究[J];焊接;2000年11期
8 陈楚,汪建华,杨洪庆;非线性焊接热传导的有限元分析和计算[J];焊接学报;1983年03期
9 桂赤斌,崔崑,李志远;焊接热影响区晶粒生长动力学及其晶粒生长图的建立[J];焊接学报;1990年03期
10 王治平,王克争,何方殿;闪光焊工艺与设备的发展[J];焊接学报;2000年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王维斌;超细晶粒钢直流电阻闪光对焊过程数值模拟及接头组织性能预测[D];北京工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 陈东;超细晶粒钢焊接HAZ奥氏体晶粒长大的计算机模拟[D];北京工业大学;2002年
2 张小剑;搅拌摩擦焊工艺及温度场有限元分析[D];西北工业大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐丽云;杨烨;;钢筋HRB400闪光对焊接头应力腐蚀研究[J];四川建筑科学研究;2010年04期
2 李平,张强,宛晓春,陶文沂,丁霄霖;黑曲霉原生质体形成与再生影响因子的研究[J];安徽农业大学学报;2003年03期
3 刘新田;晶粒生长过程的蒙特卡罗模拟方法[J];安阳工学院学报;2005年01期
4 雷毅,余圣甫,许晓锋;我国微米级超细晶粒钢焊接技术的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2005年03期
5 谭兵;张海玲;陈东高;齐果;冯杰才;程朝丰;;镁合金激光-MIG复合焊温度场数值模拟[J];兵器材料科学与工程;2010年02期
6 潘铮;程其华;;闪光对焊在宝钢冷连轧机组的应用[J];宝钢技术;2012年01期
7 王超,刘国权,秦湘阁;一种自相似二维晶粒长大过程的Monte Carlo仿真[J];北京科技大学学报;2003年03期
8 马范军;文光华;唐萍;徐国栋;梅峰;;冷却速度对含铌、钛微合金钢铸坯表层组织结构的影响[J];北京科技大学学报;2009年09期
9 李健,焦向东;高压钨极氩弧焊焊接电弧行为数值模拟的研究现状与发展[J];北京石油化工学院学报;2005年02期
10 蒲泽林,杨昆,刘宗德,毛雪平;电热爆喷涂层温度场的数值模拟[J];中国表面工程;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张元章;尹益辉;;基于蒙卡方法的泡沫材料特性讨论[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
2 郝继军;张佐光;孙志杰;李敏;顾轶卓;;X-Cor泡沫夹层结构侧压性能实验研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
3 左泽富;马连华;李彪;;不停输管道带压焊接过程温度场分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
4 刘杰;胡耀波;;基于BP神经网络预测TiC基金属陶瓷硬度[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
5 赵世贤;宋晓艳;张久兴;;固相烧结及烧结体中晶粒长大的Monte Carlo仿真研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
6 黄川;宋晓艳;魏君;韩清超;;金属纳米晶热稳定性的计算机仿真与实验研究[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
7 占小红;魏艳红;马瑞;;焊接接头微观组织的数值模拟方法及CA模拟结果[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
8 杨咏来;宁桂玲;林源;吕秉玲;;加压干燥法制备Al_2O_3纳米粉的工艺研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
9 黄亚敏;傅强;潘春旭;;奥氏体不锈钢焊接熔池结晶取向特征的EBSD研究[A];湖北省第十届热处理年会论文集[C];2006年
10 常荣辉;苏杭;倪家强;;T型接头焊接应力应变数值模拟分析[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
2 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
3 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
4 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
5 张小东;崇明前卫村微污染水体的生态修复与基质研究[D];东华大学;2010年
6 王金伟;连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D];吉林大学;2011年
7 郭廷彪;ECAP制备超细晶铜的组织演变、织构特征及力学性能研究[D];兰州理工大学;2010年
8 王丽君;桥梁钢热压缩变形动态再结晶行为的双尺度模拟[D];山东大学;2011年
9 刘建元;烧结过程中微观结构演变行为的Monte Carlo模拟[D];中南大学;2011年
10 韦华南;水力充填负压强制脱水研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
2 褚元召;基于MARC的典型焊接结构件残余应力预测及应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 高飞;异种钢焊接的残余应力研究[D];大连理工大学;2010年
4 王涛;镍/铁沉积薄膜微观结构及其特性的分子动力学研究[D];湘潭大学;2010年
5 石锋;焊接技术实现大口径弯管的成形工艺研究[D];天津理工大学;2010年
6 王立;高强度桥梁钢Q460q焊接性能研究[D];长春工业大学;2010年
7 刘洪涛;连续闪光锚链对焊机电气系统研究与设计[D];山东大学;2010年
8 杨景华;低合金高强钢特高压铁塔焊接接头组织性能研究[D];浙江大学;2011年
9 张玉凤;基于SYSWELD的镁合金AZ31B电阻点焊数值模拟[D];河北科技大学;2010年
10 张浔;TiC_x-Cu(Al)金属陶瓷的电弧焊试验及数值模拟研究[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邹家生;许志荣;初雅杰;陈光;;非晶态焊接材料的特性及其应用[J];材料导报;2004年04期
2 曹振宁;武传松;吴林;;TIG焊接熔池表面变形对流场与热场的影响[J];金属科学与工艺;1992年Z1期
3 徐艳利;魏艳红;董志波;张玉林;;焊接接头组织模拟进展[J];材料科学与工艺;2006年02期
4 方芳,陈铮,楼宏青,眭润舟,李志章;陶瓷部分瞬间液相连接的研究进展[J];材料科学与工程;1999年01期
5 张德库;吴爱萍;邹贵生;刘根茂;;利用金属间化合物增强陶瓷钎焊接头[J];稀有金属材料与工程;2006年03期
6 陈铮,楼宏青,李志章;Si_3N_4/Ti/Cu/Ni二次部分瞬间液相连接[J];材料研究学报;1999年03期
7 董航海,刘建华,杜汉斌,吴祥兴;焊接应力应变与变形的数值研究进展[J];电焊机;2003年09期
8 陈铮,赵其章,楼宏青,周飞,李志章,罗启富;用Ti/Ni/Ti多层中间层进行Si_3N_4陶瓷的部分瞬间液相连接[J];硅酸盐学报;1998年01期
9 刘会杰,冯吉才,李广,王跃国;陶瓷与金属扩散连接的研究现状[J];焊接;2000年09期
10 陈楚,汪建华,罗宇;轴对称热弹塑性应力有限元分析在焊接中的应用[J];焊接学报;1987年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 蔡志鹏;大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D];清华大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐利霞;焊接残余应力场在交变载荷作用下的特性研究[D];大连理工大学;2006年
2 贺艳明;Ag-Cu-Ti+SiCp复合钎料钎焊氮化硅陶瓷的接头组织及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 汪成龙;Ti-Zr-Cu-B非晶钎料钎焊Si_3N_4陶瓷研究[D];江苏科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李维结;闪光焊温度场图象检测及其研究[J];材料科学与工艺;1996年01期
2 宋晓艳,刘国权;基于计算机模拟的正常晶粒长大的三维特征和二维截面表征[J];材料研究学报;1998年03期
3 莫春立,钱百年,李殿中,李晶丽;铁素体不锈钢焊接HAZ的晶粒长大模型[J];材料研究学报;2001年03期
4 陈礼清,刘燕声,梁志德;晶粒长大机制的计算机模拟[J];东北大学学报;1994年03期
5 郭鸿年;韩作森;李作坤;;K—355型钢轨连续闪光焊机[J];电焊机;1982年02期
6 安汝潜;朱德财;张正伟;王克凤;;用GAaS80型次级整流焊轨机焊接包钢P_(74)60公斤/米钢轨的研究[J];电焊机;1984年01期
7 申永良;;电压反馈式闪光对焊机的工艺特点及其使用调整[J];电焊机;1991年02期
8 王永生,黄安国,李志远;低合金钢焊缝金属中奥氏体晶粒尺寸计算模型的研究[J];电焊机;2003年03期
9 詹艳然,王仲仁;圆柱形坯料与凹形坯料镦粗过程中典型点的加载轨迹及应力分布的对比[J];锻压技术;1997年01期
10 张永权,杨才福,柳书平;经济型建筑用Ⅲ级钢筋的研究[J];钢铁;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 刘仁培;董祖珏;魏艳红;;焊接凝固裂纹数值模拟前处理系统[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
2 汪建华;;焊接力学数值模拟的发展及其工程应用[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万思安;张勇智;;浅谈闪光对焊的焊前准备及焊后处理[J];机械工人.热加工;1987年05期
2 崔维达;陈益平;;闪光对焊电压波形的微机控制[J];焊接;1988年07期
3 万思安;;略谈提高高速钢刀具毛坯闪光对焊质量的方法[J];机械工人.热加工;1980年09期
4 颜景祯;张玉申;;热冲头闪光对焊及热处理工艺[J];焊接技术;1992年04期
5 司林杰;程序降低电压闪光对焊的控制[J];焊接技术;2003年05期
6 吴宪亮;;炬形波电压方式的闪光对焊法[J];电焊机;1978年03期
7 李富凯;;同种钢闪光对焊中焊缝贫碳带形成机理的探讨[J];西安科技大学学报;1987年02期
8 裘荣鹏,许鸿吉,武丹,谢明;辙叉用贝氏体合金钢与钢轨钢闪光对焊接头力学性能[J];大连铁道学院学报;2004年04期
9 崔维达;赵熹华;陈迪欧;李润东;;Al—Zn—Mg系三元合金闪光对焊影响接头质量的若干问题[J];焊接技术;1982年03期
10 宋时兰,李万英;圆环链闪光对焊的深冷处理[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈海东;马铁军;张勇;卿海;杨思乾;;永磁场对1Cr18Ni9Ti闪光对焊的影响[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 丁成钢;陈春焕;从国志;尹衍升;;Fe_3Al合金闪光对焊接头组织与性能研究[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
3 许鸿吉;王积昌;谢明;焦建强;;高锰钢与钢轨用钢二次闪光对焊的研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
4 邬美富;王继柏;宋玉才;;龙滩水电站钢筋桩施工技术[A];2004水利水电地基与基础工程技术[C];2004年
5 王世亮;翟同广;苏平;胡维平;;闪光对焊中“灰斑”缺陷的电子显微研究[A];第三次中国电子显微学会议论文摘要集(二)[C];1983年
6 董现春;王全礼;陈延清;鲁丽燕;;首钢HRB400S钢筋的焊接性研究[A];2009全国建筑钢筋生产、设计与应用技术交流研讨会会议文集[C];2009年
7 蔡北宁;谷允河;;基坑支护桩工程的质量控制[A];山东土木建筑学会建筑结构专业委员会2008年学术年会论文集[C];2008年
8 纪殿有;;VE在改进丝锥设计中的应用[A];中国价值工程辉煌成就20年(1978—1998)[C];1998年
9 戴虹;骆德阳;陈辉;谭克利;;一种新型实用铝合金轮辋对焊成套技术[A];四川省汽车工程学会三届一次学术年会论文集[C];1999年
10 邬美富;王继柏;宋玉才;;龙滩水电站钢筋桩施工技术[A];2004水利水电地基与基础工程技术——中国水利学会地基与基础工程专业委员会2004年学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 张蔚寰;劳务品牌:让新乡名扬四方[N];新乡日报;2010年
2 本报记者  孙海涛;青春绽放在高山峡谷[N];人民日报;2006年
3 程超 杨福海 长贵;中建总公司驻沪办大力推进节约型工地建设[N];中国建设报;2007年
4 记者 刘仁通讯员 陈淑民 张同德;新北京南站建设四大科技创新开先河[N];中国知识产权报;2008年
5 宋岩 许学银;细微之处控成本[N];经理日报;2006年
6 记者 李青;细处抓关键 点滴见精神[N];建筑时报;2007年
7 ;汽车轻量化设计带动激光焊接技术发展[N];世界金属导报;2004年
8 通讯员 谢挺;十六局集团四公司郑西项目部农民工夜校育“高材生”[N];中国铁道建筑报;2007年
9 王贵军;省建一公司 项目管理出效益[N];经济信息时报;2005年
10 ;钢筋棒材的连轧技术[N];世界金属导报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王晓文;低成本高性能钢筋的研究与开发[D];东北大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 刘洪涛;连续闪光锚链对焊机电气系统研究与设计[D];山东大学;2010年
2 李利;闪光对焊PLC控制系统[D];沈阳工业大学;2007年
3 裘荣鹏;高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头组织形态与性能的研究[D];大连交通大学;2005年
4 周国栋;穿水钢筋的焊接工艺及设备研发[D];河北理工大学;2008年
5 陈洪莲;45钢轴对称件闪光对焊焊接工艺和接头温度场与组织模拟[D];河海大学;2007年
6 武兴旺;大规格矿用紧凑链条制链工艺的研究[D];西安科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026