当前位置:主页 > 科技论文 > 金属论文 >

低碳钢焊接接头表面冲击摩擦改性

发布时间:2017-10-29 06:02

  本文关键词:低碳钢焊接接头表面冲击摩擦改性


  更多相关文章: 冲击摩擦 表面改性 焊接接头 晶粒细化 残余应力


【摘要】:通过表面改性处理在材料焊接接头的表面实现纳米化,可以提高焊接接头的均匀性,达到强化焊接接头性能的效果。表面冲击摩擦改性技术,即利用旋转的冲头对工件表面进行机械冲击以提高工件表面性能,是表面改性处理的新方法,将表面冲击摩擦改性技术应用于焊接接头,对提高焊接接头表面组织和性能均匀性具有重要意义。本文针对Q235焊接接头,采用两种不同规格的冲头,进行了不同次数的表面冲击摩擦改性处理工艺实验,采用光学金相显微镜,扫描电子显微镜(SEM),显微硬度计等测试仪器对经过表面冲击摩擦处理的焊接接头组织形貌和显微硬度进行分析,利用X-射线衍射仪(XRD)测试焊接接头表面晶粒尺寸,采用ASMB2-16静态应变采集箱及HK-21型三维应力分布磁测仪测试焊接接头残余应力分布,并初步选择部分试样在MTS810疲劳实验机上进行了四点弯曲疲劳性能实验。结果表明:利用Ⅰ型冲头(圆柱状)对焊缝表面进行冲击摩擦改性处理5次后,在焊缝表面形成塑性变形层,随着冲击摩擦次数的增加,塑性变形层的厚度逐渐增加。当冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层的厚度能够达到600μm左右,并在表面形成厚度为60μm左右的纤维状晶粒细化层。热影响区的表面晶粒也随着冲击摩擦次数的增加而逐渐细化,冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层厚度能够达到400μm,但表面没有形成纤维状的细化层。当冲击摩擦次数为20次时,焊缝表面硬度达到370HV,热影响区表面能够达到280HV,并且随着距表面距离的增加,硬度逐渐减小,一直到冲击前的硬度。利用Ⅱ型冲头(圆锥状)进行10次表面冲击摩擦处理时,焊缝表面形成大约4001μm厚的塑性变形层,随着冲击摩擦次数增加,塑性变形层的厚度逐渐增加。当冲击摩擦次数达到20次时,变形层厚度达到800μm左右,焊缝表面塑性变形层硬度达到280HV,表面没有形成纤维状的晶粒细化层。热影响区的表面晶粒随着冲击摩擦次数的增加而逐渐细化,冲击摩擦次数达到20次时,塑性变形层厚度达到400μm,表面硬度能够达到250HV。与采用Ⅰ型冲头时相比,表面硬度提高的幅度较小,冲击改性效果较小。采用Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理5次时,焊缝表面的平均晶粒尺寸细化到27.2nm,随着冲击摩擦次数的增加,晶粒尺寸逐渐变小,但在冲击摩擦改性处理10次、15次时降低幅度不大。当冲击摩擦次数达到20次时,晶粒尺寸减小幅度较大,平均晶粒尺寸能够达到10.6nm。分析晶粒细化的原因是冲头的冲击和旋转摩擦作用引起焊缝表面的晶粒内部发生位错运动、增殖、交割、湮没等过程,在焊缝表面形成强烈的塑性变形层,变形层中的位错密度随着冲击摩擦次数的增加而增大,晶粒逐渐被细化至纳米级。根据磁测法的结果,随着Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理次数的增加,焊缝表面的残余应力分布具有不同的变化。在表面冲击摩擦改性处理10次时,焊缝表面形成较为明显的残余压应力分布。通过盲孔法测试,表面冲击摩擦改性处理能够将冲击处理前的残余拉应力转变为残余压应力,并减小原来的残余压应力,使残余压应力的分布逐渐均匀。当冲击摩擦次数达到20次时,残余压应力分布较为均匀,平均应力为50MPa左右。
【关键词】:冲击摩擦 表面改性 焊接接头 晶粒细化 残余应力
【学位授予单位】:山东建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG407;TG174.4
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-11
  • 第1章 绪论11-22
  • 1.1 选题背景11
  • 1.2 材料的表面改性处理11-19
  • 1.2.1 表面改性处理的方法12-16
  • 1.2.2 表面改性处理对材料组织和性能的影响16-19
  • 1.3 表面改性处理焊接接头的研究现状19-21
  • 1.3.1 表面机械研磨处理焊接接头的研究19
  • 1.3.2 超音速微粒轰击处理焊接接头的研究19-20
  • 1.3.3 超声冲击处理焊接接头的研究20
  • 1.3.4 激光冲击处理焊接接头的研究20-21
  • 1.4 本文研究内容及意义21-22
  • 1.4.1 课题研究的意义21
  • 1.4.2 课题研究的内容21-22
  • 第2章 实验设备及原理22-29
  • 2.1 实验材料22
  • 2.2 实验方法22-24
  • 2.2.1 Q235钢板表面TIG焊22-23
  • 2.2.2 表面冲击摩擦改性处理设备23-24
  • 2.3 分析与测试方法24-28
  • 2.3.1 金相显微镜观察24-25
  • 2.3.2 扫描电镜观察25
  • 2.3.3 XRD衍射25
  • 2.3.4 显微硬度测定25-26
  • 2.3.5 残余应力测定26-27
  • 2.3.6 拉伸实验测试27
  • 2.3.7 疲劳强度测定27-28
  • 本章小结28-29
  • 第3章 组织形貌和XRD实验结果与分析29-42
  • 3.1 金相组织形貌结果与分析29-35
  • 3.1.1 表面冲击摩擦改性处理后的表面宏观形貌29
  • 3.1.2 表面冲击摩擦改性处理前的组织形貌29-30
  • 3.1.3 表面冲击摩擦改性处理焊接接头后的组织形貌30-32
  • 3.1.4 表面冲击摩擦改性处理热影响区后的组织形貌32-35
  • 3.2 SEM组织形貌分析35-38
  • 3.2.1 Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理焊缝区域后的SEM分析35-37
  • 3.2.2 Ⅰ型冲头表面冲击摩擦改性处理热影响区后的SEM分析37-38
  • 3.3 XRD结果及晶粒度分析38-41
  • 本章小结41-42
  • 第4章 性能实验结果与分析42-60
  • 4.1 显微硬度分析42-46
  • 4.1.1 Ⅰ型冲头冲击焊缝的显微硬度分析42-43
  • 4.1.2 Ⅰ型冲头冲击热影响区的显微硬度分析43-44
  • 4.1.3 Ⅱ型冲头冲击焊缝的显微硬度分析44-45
  • 4.1.4 Ⅱ型冲头冲击热影响区的显微硬度分析45-46
  • 4.2 残余应力测试结果及分析46-54
  • 4.2.1 磁测法46-49
  • 4.2.2 盲孔法49-54
  • 4.3 拉伸实验54-55
  • 4.4 疲劳实验结果及分析55-59
  • 4.4.1 疲劳实验数据55-57
  • 4.4.2 疲劳裂纹源分析57-59
  • 本章小结59-60
  • 第5章 结论60-61
  • 参考文献61-65
  • 后记65-66
  • 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况66

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张罡,李建军,丁春辉;20g钢对接焊接接头循环应力-应变的特性[J];焊接学报;2001年02期

2 ;焊接接头的强度[J];机械制造文摘(焊接分册);2003年05期

3 张敏,丁方,许德胜,程祖海;焊接接头断裂准则工程化应用方法[J];焊接学报;2004年01期

4 ;焊接接头的强度[J];机械制造文摘(焊接分册);2004年03期

5 张敏,马博,周永欣;焊接接头断裂抵抗力工程估计方法的数值研究[J];焊接学报;2005年01期

6 张敏;丁方;程祖海;;非均质焊接接头界面裂纹断裂表征参量的分析[J];机械强度;2006年02期

7 宗培;曹雷;邵国良;彭飞;;低强匹配焊接接头特征及界定方法[J];机械强度;2006年03期

8 申春梅;;φ16×48链条焊接接头拉开原因分析[J];科技信息(科学教研);2007年22期

9 李红宝;;内伸入式接管焊接接头应力的有限元分析[J];中国化工装备;2010年02期

10 ;图表2-10 受弯曲作用的焊接接头A[J];石油化工设备简讯;1975年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 段权;;压力容器用16MnR钢焊接接头疲劳裂纹扩展规律的研究[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

2 张京海;方大鹏;;高强钢低匹配焊接接头实用性研究[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年

3 刘俊;;焊接接头微型剪切试验[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年

4 张建强;郭立峰;杜学铭;姜剑宁;王承权;;不同应力状态下单面焊接接头的断裂特性研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年

5 荆洪阳;霍立兴;张玉凤;;焊接接头脆性断裂的局部法研究[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年

6 张建勋;李继红;裴怡;;焊接接头损伤条件下的断裂力学参量数值研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2005年

7 贾汝唐;;提高焊接接头疲劳可靠性的工艺探讨[A];铁路货车制造工艺学术研讨会论文集[C];2007年

8 孔祥峰;邹妍;王伟;张婧;;水下焊接接头腐蚀行为研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年

9 周继云;桂春;唐毅;;非均质焊接接头中的断裂力学参数计算研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

10 王元良;周友龙;陈辉;;微合金化钢及其焊接接头强韧性控制[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前5条

1 唐佩绵;厚钢板特性对T型焊接接头止裂性的影响[N];世界金属导报;2014年

2 张作贵 摘译;优化产品性能 更好满足用户要求[N];中国冶金报;2008年

3 廖建国;新日铁开发出LNG罐用超级9%Ni钢板[N];世界金属导报;2006年

4 本版编辑 记者 魏敬民 子舒;为海洋钢结构增加安全砝码[N];中国船舶报;2008年

5 唐佩绵;住友金属耐疲劳焊接结构钢的开发[N];世界金属导报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 范文学;焊接接头振动疲劳的数值模拟[D];内蒙古工业大学;2014年

2 王佳杰;低匹配焊接接头弯曲等承载设计及随焊整形[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 乔及森;车用铝合金焊接接头及基本单元件的大变形力学行为研究[D];兰州理工大学;2007年

4 金成;空间热循环下承载铝合金焊接接头损伤机理与数值模型[D];哈尔滨工业大学;2008年

5 朱亮;力学性能失配焊接接头的强度及变形行为[D];兰州理工大学;2005年

6 邹吉权;超高强度钢及其焊接接头的断裂行为研究[D];天津大学;2009年

7 王涛;基于断裂参量K因子的焊接接头等承载设计[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 张天会;新型低碳贝氏体钢焊接接头疲劳裂纹扩展可靠性研究[D];昆明理工大学;2012年

9 王海涛;核电安全端异种金属焊接接头的局部力学性能及断裂行为[D];华东理工大学;2013年

10 吴良晨;超声频分量双周疲劳载荷作用下焊接接头的疲劳性能[D];天津大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郝谦;低合金钢焊接接头损伤机理和损伤演变的研究[D];北京工业大学;2001年

2 马博;含缺陷焊接接头完整性评定工程方法及其辅助评定系统设计[D];西安理工大学;2004年

3 隋志强;E36-RCW耐蚀钢焊接接头力学性能和耐蚀性的研究[D];昆明理工大学;2015年

4 朱井军;锌锅焊接接头在450°C铁饱和锌浴中长期浸泡下的腐蚀行为研究[D];华南理工大学;2015年

5 李艳芳;含孔洞缺陷铝合金焊接接头电磁热强化研究[D];燕山大学;2015年

6 胡新阳;HG785D钢焊接接头的疲劳性能研究[D];长安大学;2015年

7 滕诚信;低碳钢焊接接头表面冲击摩擦改性[D];山东建筑大学;2015年

8 于岩;构架转向架用Q345E低合金钢及其接头热矫正性能研究[D];大连交通大学;2015年

9 杨兆华;双相钢与奥氏体不锈钢激光焊接接头组织性能研究[D];苏州大学;2015年

10 李洁瑶;超超临界锅炉管用钢焊接接头蠕变性能研究[D];西安工业大学;2015年



本文编号:1111678

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/1111678.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户ca6bc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com