42CrMo/38MnVS6异质中碳钢激光焊接接头组织与力学性能
发布时间：2022-01-20 23:28
柴油发动机的活塞采用多材料结构设计和中碳钢进行制造,可充分发挥异质材料的性能优势,满足活塞的强度和安全需求。42Cr Mo中碳钢具有较高的抗冲击性能,高温条件下积碳能力较弱;38Mn VS6中碳钢具有较高的抗疲劳性能和抗蠕变能力。采用42Cr Mo中碳钢制造活塞顶部,38Mn VS6中碳钢制造活塞裙部,并利用激光焊接方法制备的异质中碳钢活塞有助于提高柴油发动机功率,减少燃油消耗。42Cr Mo中碳钢和38Mn VS6中碳钢在热处理状态、化学成分、组织和力学性能方面存在差异,激光焊接时接头热处理状态发生改变,组织和力学性能相较于母材会发生变化。基于活塞结构特点和材料焊接性,试验采用单一激光热源和激光-电阻热双热源对42Cr Mo/38Mn VS6异质中碳钢进行焊接,采用光学显微镜和扫描电镜观察接头组织,根据组织特点分析接头力学性能（平面断裂韧度、抗拉强度和延伸率）,研究焊接参数（脉冲电流、脉冲宽度、焊接速度和加热温度）对焊接接头的截面形貌、组织与力学性能的影响规律,利用响应面分析的方法建立激光-电阻热双热源的焊接参数与接头形貌和力学性能的数学关系,依据联合假设检验结果研究焊接参数对响应指...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Monotherm○R钢制活塞结构[15]
第1章绪论3图1.1Monotherm○R钢制活塞结构[15]Fig.1.1StructureofMonotherm○REAsteelpiston图1.2整体钢制活塞燃烧室失效：（a）燃烧室正面；（b）燃烧室背面[24]Fig.1.2Failureofcombustionchamberofintegralsteelpiston:(a)frontofcombustionchamber;(b)backofcombustionchamber1.2.2摩擦焊接钢制活塞图1.3为柴油发动机的排放要求与钢制活塞结构的关系，与整体式钢制活塞相比，焊接式钢制活塞可以承受更高的机械载荷与热载荷[25]。焊接式钢制活塞是将活塞顶部和活塞裙部分别锻造再进行焊接成型的一种活塞结构。与整体式活塞结构相比，焊接式活塞在加工上较易实现。美国的辉门公司（FederalMogul）首次利用摩擦焊接技术生产钢制活塞Monosteel○R，并于2003年在北美市场投入使用，活塞结构如图1.4所示[12,26]。
吉林大学硕士学位论文4图1.3柴油发动机的排放要求与钢制活塞结构的关系[25]Fig.1.3Relationshipbetweenemissionrequirementsofdieselengineandsteelpistonstructure摩擦焊接钢制活塞的顶部和裙部在加工时预留出内冷油腔，通过摩擦焊接使活塞顶部和裙部连接后，形成封闭式的油腔[27]。与整体式钢制活塞相比，摩擦焊接钢制活塞的内冷油腔更大，冷却效果更好，力学性能更高[26]。国内的山东渤海活塞股份有限公司的张屹林和杜随更等以38MnVS6中碳钢为活塞材料进行摩擦焊接钢制活塞的生产，焊缝中组织为细小的马氏体，其中部分马氏体呈灰色，分析认为灰色马氏体与硫化物分布有关，马氏体组织和硫化物会降低焊接接头的抗拉强度[28,29]。李义等针对CA6DM2柴油发动机的摩擦焊接钢制活塞进行焊接工艺设计，为改善焊后组织，对焊后的活塞进行600℃的高温回火，最终制备的活塞硬度和强度满足使用要求，在焊接处存在摩擦焊接造成的焊接飞边（如图1.5所示）[30]。刘维娟等认为摩擦焊接钢制活塞中的飞边难以被去除，残留在内冷油腔中会阻碍冷却油的流动，导致内冷油腔中的热量不能良好地向外释放，最终在活塞顶部温度过道而形成开裂，如图1.6所示[14]。图1.4Monosteel○R钢制活塞结构[26]Fig.1.4StructureofMonosteel○REAsteelpiston
【参考文献】：
期刊论文
[1]42CrMo钢活塞激光-MAG复合焊接热裂纹试验[J]. 陈根余,张焱,雷燃. 焊接学报. 2019(07)
[2]控轧控冷中碳非调质钢的高周疲劳性能[J]. 王占花,惠卫军,张永健,郝彦英,戴观文. 钢铁. 2019(03)
[3]45钢钻杆惯性摩擦焊接头组织与性能研究[J]. 迟露鑫,刘登位. 焊接. 2018(11)
[4]某型柴油机锻钢活塞开裂故障分析及改进[J]. 钱立宏,戴湘利,束铭宇. 柴油机. 2018(03)
[5]40CrNiMoA钢与45钢焊接接头组织性能研究[J]. 娄宇航,梁华伟,杜波,彭学勇,张瑞涛,陈远富. 焊接技术. 2018(05)
[6]内燃机钢制活塞焊接的研究现状[J]. 李寒冰,李亚江,王娟. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(01)
[7]预热温度对35CrMo调质钢超窄间隙MAG焊接头性能的影响[J]. 郭嘉琳,万文峰,张富巨,张国栋. 电焊机. 2017(11)
[8]35CrMo调质钢超窄间隙MAG焊接头组织分析[J]. 郭嘉琳,万文峰,张富巨,张国栋. 电焊机. 2017(09)
[9]曲面冲击头随焊冲击旋转挤压法控制40Cr钢冷裂纹[J]. 张勇,孙琳琳,綦秀玲. 中国机械工程. 2017(09)
[10]应对法规升级 辉门中国引入Monosteel钢活塞[J]. 朱敏慧. 汽车与配件. 2016(17)
硕士论文
[1]42CrMo钢力学性能研究及其动态本构描述[D]. 卢也森.西南交通大学 2017
[2]42CrMoA中碳调质钢扫描激光-MAG复合焊接特性研究[D]. 张甫.机械科学研究总院 2016
本文编号：3599715
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Monotherm○R钢制活塞结构[15]
第1章绪论3图1.1Monotherm○R钢制活塞结构[15]Fig.1.1StructureofMonotherm○REAsteelpiston图1.2整体钢制活塞燃烧室失效：（a）燃烧室正面；（b）燃烧室背面[24]Fig.1.2Failureofcombustionchamberofintegralsteelpiston:(a)frontofcombustionchamber;(b)backofcombustionchamber1.2.2摩擦焊接钢制活塞图1.3为柴油发动机的排放要求与钢制活塞结构的关系，与整体式钢制活塞相比，焊接式钢制活塞可以承受更高的机械载荷与热载荷[25]。焊接式钢制活塞是将活塞顶部和活塞裙部分别锻造再进行焊接成型的一种活塞结构。与整体式活塞结构相比，焊接式活塞在加工上较易实现。美国的辉门公司（FederalMogul）首次利用摩擦焊接技术生产钢制活塞Monosteel○R，并于2003年在北美市场投入使用，活塞结构如图1.4所示[12,26]。
吉林大学硕士学位论文4图1.3柴油发动机的排放要求与钢制活塞结构的关系[25]Fig.1.3Relationshipbetweenemissionrequirementsofdieselengineandsteelpistonstructure摩擦焊接钢制活塞的顶部和裙部在加工时预留出内冷油腔，通过摩擦焊接使活塞顶部和裙部连接后，形成封闭式的油腔[27]。与整体式钢制活塞相比，摩擦焊接钢制活塞的内冷油腔更大，冷却效果更好，力学性能更高[26]。国内的山东渤海活塞股份有限公司的张屹林和杜随更等以38MnVS6中碳钢为活塞材料进行摩擦焊接钢制活塞的生产，焊缝中组织为细小的马氏体，其中部分马氏体呈灰色，分析认为灰色马氏体与硫化物分布有关，马氏体组织和硫化物会降低焊接接头的抗拉强度[28,29]。李义等针对CA6DM2柴油发动机的摩擦焊接钢制活塞进行焊接工艺设计，为改善焊后组织，对焊后的活塞进行600℃的高温回火，最终制备的活塞硬度和强度满足使用要求，在焊接处存在摩擦焊接造成的焊接飞边（如图1.5所示）[30]。刘维娟等认为摩擦焊接钢制活塞中的飞边难以被去除，残留在内冷油腔中会阻碍冷却油的流动，导致内冷油腔中的热量不能良好地向外释放，最终在活塞顶部温度过道而形成开裂，如图1.6所示[14]。图1.4Monosteel○R钢制活塞结构[26]Fig.1.4StructureofMonosteel○REAsteelpiston
【参考文献】：
期刊论文
[1]42CrMo钢活塞激光-MAG复合焊接热裂纹试验[J]. 陈根余,张焱,雷燃. 焊接学报. 2019(07)
[2]控轧控冷中碳非调质钢的高周疲劳性能[J]. 王占花,惠卫军,张永健,郝彦英,戴观文. 钢铁. 2019(03)
[3]45钢钻杆惯性摩擦焊接头组织与性能研究[J]. 迟露鑫,刘登位. 焊接. 2018(11)
[4]某型柴油机锻钢活塞开裂故障分析及改进[J]. 钱立宏,戴湘利,束铭宇. 柴油机. 2018(03)
[5]40CrNiMoA钢与45钢焊接接头组织性能研究[J]. 娄宇航,梁华伟,杜波,彭学勇,张瑞涛,陈远富. 焊接技术. 2018(05)
[6]内燃机钢制活塞焊接的研究现状[J]. 李寒冰,李亚江,王娟. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(01)
[7]预热温度对35CrMo调质钢超窄间隙MAG焊接头性能的影响[J]. 郭嘉琳,万文峰,张富巨,张国栋. 电焊机. 2017(11)
[8]35CrMo调质钢超窄间隙MAG焊接头组织分析[J]. 郭嘉琳,万文峰,张富巨,张国栋. 电焊机. 2017(09)
[9]曲面冲击头随焊冲击旋转挤压法控制40Cr钢冷裂纹[J]. 张勇,孙琳琳,綦秀玲. 中国机械工程. 2017(09)
[10]应对法规升级 辉门中国引入Monosteel钢活塞[J]. 朱敏慧. 汽车与配件. 2016(17)
硕士论文
[1]42CrMo钢力学性能研究及其动态本构描述[D]. 卢也森.西南交通大学 2017
[2]42CrMoA中碳调质钢扫描激光-MAG复合焊接特性研究[D]. 张甫.机械科学研究总院 2016
本文编号：3599715
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3599715.html
