铜-钢异种材料焊接工艺及组织演变行为研究
发布时间：2021-11-15 04:17
随着现代制造业的高速发展,单一材料已经很难满足工业生产的需求,异种材料的复合结构应运而生并且广泛应用于航空航天、电力企业、石油工程等现代化工业生产中。在我国油浸式特高压电力变压器的生产制造过程中,T2-Q345B的复合结构作为变压器外部屏蔽层壳体,T2-SUS304的复合结构作为变压器内部的箱式储油柜。一方面利用Q345B、SUS304的低成本、高强度及高耐腐蚀性作为壳体及箱体的结构材料;另一方面利用T2紫铜的逆磁性及高导热特性,将变压器内部因磁场涡流效应产生的热量及时导出,从而减少变压器内部的杂散损耗,最终提高油浸式特高压电力变压器的服役寿命。针对变压器外部大型屏蔽层壳体的复合结构,本文选用适用性最广的熔化极气体保护焊焊接方法进行T2-Q345B异种材料的焊接试验,研究了不同焊接工艺对T2-Q345B异质焊接接头组织性能的影响机制,旨在获取一种最优的焊接工艺:焊接电流220-235A,焊接电压23-24V,焊接速度4.15cm/min,30%He+70%Ar混合气体流量为15L/min。结果表明,T2-Q345B异质焊接接头铜侧熔合区由于外延生长形成了粗大的片状晶粒,而钢侧熔合区由于...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu-Fe二元相图
西安理工大学工程硕士专业学位论文表 2-3 S201 化学成分（质量分数%）Tab. 2-3 Chemical composition of S201 (wt.%)Sn Si Mn P Pb Al ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.155 ≤0.02 ≤0.01 表 2-4 Q345B，T2-Y 和 S201 力学性能Tab. 2-4 Mechanical properties of Q345B, T2-Y and S201 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 硬度（H 510-600 345 140- 215-275 60-70 60- 220 - -紫铜和 Q345B 钢板尺寸规格为 300×150×5mm（长×宽×厚）。T2-Y 与 Q线切割的方式加工成为 X 型坡口（正面 70°，反面 120°），考虑到焊接入，针对于 5mm 厚板，单道焊接可能出现未焊透等缺陷并且单道焊接理，因此设计了如图 2-1 所示的非对称型 X 型坡口进行焊接。
西安理工大学工程硕士专业学位论文2-2（a）所示。激光束可直接深入材料内部，形成深宽比大的焊缝[52]。激光发射器的原理示意如图 2-2（b）所示。激光深熔焊模式焊接时，能量转换通过熔池小孔完成。小孔周围是熔融的液体金属，由于壁聚焦效应，这个充满蒸气的小孔如同“黑体”，吸收激光能量，热量通过激光与母材的直接作用，形成熔池完成焊接，而常规的焊接及热导焊都是将热量聚集于表面，经过热传导进入工件内部，这是其根本区别。（a）（b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚铜-钢复合材料爆炸焊接试验研究[J]. 刘金涛,陈斌,张丽华,李军. 材料开发与应用. 2018(04)
[2]铜-钢高频感应钎焊工艺及其对接头组织和导电性的影响[J]. 石玗,高海铭,李广,李想. 材料导报. 2018(06)
[3]304不锈钢/T2紫铜超薄板激光搭接焊[J]. 周学凯,米高阳,刘森,胡席远,王春明. 中国激光. 2017(08)
[4]大直径薄壁异种铝合金结构件脉冲TIG焊[J]. 朱晓星,杨学勤,林涛,陈华斌. 电焊机. 2016(09)
[5]光纤激光水下切割1mm厚304不锈钢的实验研究[J]. 李倩,孙桂芳,卢轶,张永康. 中国激光. 2016(06)
[6]航空特种焊接技术的创新发展[J]. 关桥. 航空制造技术. 2014(20)
[7]NiTiNb激光焊接接头退火前后的显微组织和力学性能分析[J]. 陆巍巍,陈玉华,黄永德,付强. 中国激光. 2014(10)
[8]20Mn23Al与Q345厚钢板的埋弧自动焊焊接技术[J]. 翟卫东. 变压器. 2013(02)
[9]异种材质堆焊渗透裂纹和气孔形成机理[J]. 苏允海,唐兴涛,宋兴奎,刘政军. 焊接学报. 2011(06)
[10]20Mn23Al无磁钢与Q235低碳钢的埋弧焊焊接工艺[J]. 殷荣幸,瞿卫东. 金属加工(热加工). 2011(10)
硕士论文
[1]大型电力变压器杂散损耗的研究[D]. 田小静.华北电力大学 2017
[2]Mn-Cu合金与不锈钢钎焊工艺研究[D]. 李国超.西南交通大学 2017
[3]铜钢异种金属CMT焊接工艺及温度场模拟[D]. 蔡玉博.哈尔滨工业大学 2016
[4]纯铜激光—电弧复合焊接工艺研究[D]. 陈玉龙.华中科技大学 2016
[5]双脉冲激光联合打孔中热学和力学效应的数值研究[D]. 李川.南京理工大学 2016
[6]SUS304不锈钢薄板激光焊接工艺及接头性能研究[D]. 李庆.华中科技大学 2014
[7]基于温度履历的铜管钎焊接头爆破压力研究[D]. 戴佶.上海交通大学 2010
[8]黄铜与紫铜及黄铜与低碳钢异种金属的激光焊接[D]. 皮友东.北京工业大学 2007
本文编号：3496012
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Cu-Fe二元相图
西安理工大学工程硕士专业学位论文表 2-3 S201 化学成分（质量分数%）Tab. 2-3 Chemical composition of S201 (wt.%)Sn Si Mn P Pb Al ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤0.155 ≤0.02 ≤0.01 表 2-4 Q345B，T2-Y 和 S201 力学性能Tab. 2-4 Mechanical properties of Q345B, T2-Y and S201 抗拉强度（MPa） 屈服强度（MPa） 硬度（H 510-600 345 140- 215-275 60-70 60- 220 - -紫铜和 Q345B 钢板尺寸规格为 300×150×5mm（长×宽×厚）。T2-Y 与 Q线切割的方式加工成为 X 型坡口（正面 70°，反面 120°），考虑到焊接入，针对于 5mm 厚板，单道焊接可能出现未焊透等缺陷并且单道焊接理，因此设计了如图 2-1 所示的非对称型 X 型坡口进行焊接。
西安理工大学工程硕士专业学位论文2-2（a）所示。激光束可直接深入材料内部，形成深宽比大的焊缝[52]。激光发射器的原理示意如图 2-2（b）所示。激光深熔焊模式焊接时，能量转换通过熔池小孔完成。小孔周围是熔融的液体金属，由于壁聚焦效应，这个充满蒸气的小孔如同“黑体”，吸收激光能量，热量通过激光与母材的直接作用，形成熔池完成焊接，而常规的焊接及热导焊都是将热量聚集于表面，经过热传导进入工件内部，这是其根本区别。（a）（b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]厚铜-钢复合材料爆炸焊接试验研究[J]. 刘金涛,陈斌,张丽华,李军. 材料开发与应用. 2018(04)
[2]铜-钢高频感应钎焊工艺及其对接头组织和导电性的影响[J]. 石玗,高海铭,李广,李想. 材料导报. 2018(06)
[3]304不锈钢/T2紫铜超薄板激光搭接焊[J]. 周学凯,米高阳,刘森,胡席远,王春明. 中国激光. 2017(08)
[4]大直径薄壁异种铝合金结构件脉冲TIG焊[J]. 朱晓星,杨学勤,林涛,陈华斌. 电焊机. 2016(09)
[5]光纤激光水下切割1mm厚304不锈钢的实验研究[J]. 李倩,孙桂芳,卢轶,张永康. 中国激光. 2016(06)
[6]航空特种焊接技术的创新发展[J]. 关桥. 航空制造技术. 2014(20)
[7]NiTiNb激光焊接接头退火前后的显微组织和力学性能分析[J]. 陆巍巍,陈玉华,黄永德,付强. 中国激光. 2014(10)
[8]20Mn23Al与Q345厚钢板的埋弧自动焊焊接技术[J]. 翟卫东. 变压器. 2013(02)
[9]异种材质堆焊渗透裂纹和气孔形成机理[J]. 苏允海,唐兴涛,宋兴奎,刘政军. 焊接学报. 2011(06)
[10]20Mn23Al无磁钢与Q235低碳钢的埋弧焊焊接工艺[J]. 殷荣幸,瞿卫东. 金属加工(热加工). 2011(10)
硕士论文
[1]大型电力变压器杂散损耗的研究[D]. 田小静.华北电力大学 2017
[2]Mn-Cu合金与不锈钢钎焊工艺研究[D]. 李国超.西南交通大学 2017
[3]铜钢异种金属CMT焊接工艺及温度场模拟[D]. 蔡玉博.哈尔滨工业大学 2016
[4]纯铜激光—电弧复合焊接工艺研究[D]. 陈玉龙.华中科技大学 2016
[5]双脉冲激光联合打孔中热学和力学效应的数值研究[D]. 李川.南京理工大学 2016
[6]SUS304不锈钢薄板激光焊接工艺及接头性能研究[D]. 李庆.华中科技大学 2014
[7]基于温度履历的铜管钎焊接头爆破压力研究[D]. 戴佶.上海交通大学 2010
[8]黄铜与紫铜及黄铜与低碳钢异种金属的激光焊接[D]. 皮友东.北京工业大学 2007
本文编号：3496012
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