TA2和40Cr钢的激光焊接研究
发布时间：2022-07-03 17:17
本课题对TA2与40Cr钢进行了激光焊接试验,分析了接头中添加过渡层金属后,TA2与40Cr钢的焊接性,从而确定以金属V、Cu组成复合过渡层,其中V的厚度为0.3mm~0.7mm、Cu的厚度为0.5mm~1.5mm。研究复合过渡层的不同厚度组合及不同激光焊工艺参数对接头组织和性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、XRD等分析测试手段对接头的组织、断口形貌和物相进行分析,通过抗拉强度和显微硬度测试对接头的力学性能作出评价。采用ANSYS软件对TA2/40Cr钢添加0.3mmV/1mmCu过渡层金属与添加0.7mmV/1mmCu过渡层金属的激光对焊的温度场和应力场进行数值模拟,并通过实测残余应力对模拟结果进行验证。研究结果表明:在TA2/40Cr钢对接接头中加入0.5mmV/0.5mmCu复合过渡层金属后进行激光焊接,无法实现TA2与40Cr钢的可靠连接,接头焊后即发生开裂,断口处有脆性Ti-Cu系列化合物,但未发现Fe-Ti间脆性化合物。当复合过渡层中的V层厚度保持0.5mm不变,而Cu层厚度由0.75mm增至1.5mm时,接头强度先增加后降低,激光功率在TA2侧为2.9KW、40Cr钢...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 钛与钢的焊接性分析
1.2.1 物理性能差异对焊接性的影响
1.2.2 化学性能差异对焊接性的影响
1.3 钛与钢焊接国内外研究现状
1.3.1 熔焊
1.3.2 钎焊
1.3.3 压力焊
1.4 课题的研究意义及研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 焊接试验过程
2.3.1 焊前准备
2.3.2 焊接工艺过程
2.4 焊接接头的分析测试
2.4.1 金相显微组织观察
2.4.2 焊接接头的组织分析
2.4.3 断口的分析
2.4.4 力学性能分析
第3章 TA2与40Cr中间过渡层设计及激光焊接
3.1 TA2与40Cr添加中间过渡层的原因
3.2 中间过渡层材料的选择及过渡层结构的设计方案
3.2.1 接头结构设计及中间过渡层金属体系选择
3.3 采用V/Cu过渡层的TA2/40Cr钢的激光焊接
3.3.1 V/Cu作为过渡层激光焊接的调控
3.3.2 Cu过渡层厚度对接头组织性能的影响
3.3.3 复合过渡层中V层厚度对接头组织性能的影响
3.4 本章小结
第4章 离焦量及偏移量对焊接接头组织性能的影响
4.1 离焦量的影响
4.1.1 改变离焦量的原因
4.1.2 改变离焦量后的焊缝表面成形
4.1.3 焊缝微观组织形貌及分析
4.1.4 力学性能分析
4.2 改变偏移量
4.2.1 焊缝表面成形
4.2.2 焊缝微观组织形貌及分析
4.2.3 力学性能分析
4.3 焊缝组元调控机理
4.4 本章小结
第5章 TA2与40Cr激光焊接数值模拟结果与分析
5.1 引言
5.2 有限元模型的建立与求解
5.2.1 几何模型与网格划分
5.2.2 材料属性及边界条件的确定
5.2.3 热源模型的处理
5.3 温度场模拟分析
5.3.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接温度场云图
5.3.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr激光焊接温度场云图
5.4 应力场模拟分析
5.4.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接头应力分布云图
5.4.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr焊接应力分布云图
5.5 残余应力的验证
5.5.1 X射线衍射法测残余应力的发展
5.5.2 X射线衍射法测残余应力的原理
5.5.3 残余应力验证结果
5.6 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛钢异种材料激光焊接的温度场分布研究[J]. 胡小红,王玉玲,许杨. 汽车零部件. 2016(01)
[2]钛铜异种金属CMT焊接参数的优化[J]. 陈涛,雒旭亮,马元学,王暾,车永平. 化工机械. 2015(05)
[3]TA10-Q345R爆炸复合板的界面微观结构及力学性能[J]. 韩小敏,王少刚,黄燕,陈照峰,李斌斌. 压力容器. 2015(06)
[4]不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展[J]. 宋庭丰,蒋小松,莫德锋,沈一璋,朱德贵. 材料导报. 2015(11)
[5]铜作中间层钛与不锈钢的脉冲加压扩散连接（英文）[J]. 邓永强,盛光敏,尹丽晶. 稀有金属材料与工程. 2015(05)
[6]Experimental investigation of Tie6Ale4V titanium alloy and 304L stainless steel friction welded with copper interlayer[J]. R.KUMAR,M.BALASUBRAMANIAN. Defence Technology. 2015(01)
[7]采用不同结构Cu/V填充层的钛合金/不锈钢电子束焊接试验[J]. 王廷,张秉刚,张艳桥,冯吉才,钟诗胜. 焊接学报. 2014(08)
[8]爆炸焊接装药方式对钛/钢复合板组织及性能的影响[J]. 刘润生,张杭永,郭龙创. 钛工业进展. 2014(03)
[9]钛/铜异种金属连接技术研究进展[J]. 冯振,曹睿,温宝峰,陈剑虹. 焊接. 2014(05)
[10]添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能[J]. 王廷,张秉刚,张艳桥,冯吉才,钟诗胜. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
硕士论文
[1]钛合金与钢连续驱动摩擦焊工艺研究[D]. 于连震.大连理工大学 2014
[2]高强钢三明治板的激光焊接及其接头性能研究[D]. 杨橄生.上海工程技术大学 2014
[3]钛合金/不锈钢电子束钎焊界面组织及接头性能研究[D]. 杨忠波.哈尔滨工业大学 2013
[4]汽车前纵梁激光填丝焊数值仿真与关键工艺研究[D]. 康斌.湖南大学 2012
[5]TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接工艺研究[D]. 刘永军.西北工业大学 2007
[6]TC4钛合金—钢复合激光焊接工艺研究[D]. 单磊.浙江大学 2006
本文编号：3655311
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 钛与钢的焊接性分析
1.2.1 物理性能差异对焊接性的影响
1.2.2 化学性能差异对焊接性的影响
1.3 钛与钢焊接国内外研究现状
1.3.1 熔焊
1.3.2 钎焊
1.3.3 压力焊
1.4 课题的研究意义及研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 焊接试验过程
2.3.1 焊前准备
2.3.2 焊接工艺过程
2.4 焊接接头的分析测试
2.4.1 金相显微组织观察
2.4.2 焊接接头的组织分析
2.4.3 断口的分析
2.4.4 力学性能分析
第3章 TA2与40Cr中间过渡层设计及激光焊接
3.1 TA2与40Cr添加中间过渡层的原因
3.2 中间过渡层材料的选择及过渡层结构的设计方案
3.2.1 接头结构设计及中间过渡层金属体系选择
3.3 采用V/Cu过渡层的TA2/40Cr钢的激光焊接
3.3.1 V/Cu作为过渡层激光焊接的调控
3.3.2 Cu过渡层厚度对接头组织性能的影响
3.3.3 复合过渡层中V层厚度对接头组织性能的影响
3.4 本章小结
第4章 离焦量及偏移量对焊接接头组织性能的影响
4.1 离焦量的影响
4.1.1 改变离焦量的原因
4.1.2 改变离焦量后的焊缝表面成形
4.1.3 焊缝微观组织形貌及分析
4.1.4 力学性能分析
4.2 改变偏移量
4.2.1 焊缝表面成形
4.2.2 焊缝微观组织形貌及分析
4.2.3 力学性能分析
4.3 焊缝组元调控机理
4.4 本章小结
第5章 TA2与40Cr激光焊接数值模拟结果与分析
5.1 引言
5.2 有限元模型的建立与求解
5.2.1 几何模型与网格划分
5.2.2 材料属性及边界条件的确定
5.2.3 热源模型的处理
5.3 温度场模拟分析
5.3.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接温度场云图
5.3.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr激光焊接温度场云图
5.4 应力场模拟分析
5.4.1 TA2/0.3mmV/1mmCu/40Cr激光焊接头应力分布云图
5.4.2 TA2/0.7mmV/1mmCu/40Cr焊接应力分布云图
5.5 残余应力的验证
5.5.1 X射线衍射法测残余应力的发展
5.5.2 X射线衍射法测残余应力的原理
5.5.3 残余应力验证结果
5.6 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛钢异种材料激光焊接的温度场分布研究[J]. 胡小红,王玉玲,许杨. 汽车零部件. 2016(01)
[2]钛铜异种金属CMT焊接参数的优化[J]. 陈涛,雒旭亮,马元学,王暾,车永平. 化工机械. 2015(05)
[3]TA10-Q345R爆炸复合板的界面微观结构及力学性能[J]. 韩小敏,王少刚,黄燕,陈照峰,李斌斌. 压力容器. 2015(06)
[4]不锈钢和钛合金异种金属焊接研究进展[J]. 宋庭丰,蒋小松,莫德锋,沈一璋,朱德贵. 材料导报. 2015(11)
[5]铜作中间层钛与不锈钢的脉冲加压扩散连接（英文）[J]. 邓永强,盛光敏,尹丽晶. 稀有金属材料与工程. 2015(05)
[6]Experimental investigation of Tie6Ale4V titanium alloy and 304L stainless steel friction welded with copper interlayer[J]. R.KUMAR,M.BALASUBRAMANIAN. Defence Technology. 2015(01)
[7]采用不同结构Cu/V填充层的钛合金/不锈钢电子束焊接试验[J]. 王廷,张秉刚,张艳桥,冯吉才,钟诗胜. 焊接学报. 2014(08)
[8]爆炸焊接装药方式对钛/钢复合板组织及性能的影响[J]. 刘润生,张杭永,郭龙创. 钛工业进展. 2014(03)
[9]钛/铜异种金属连接技术研究进展[J]. 冯振,曹睿,温宝峰,陈剑虹. 焊接. 2014(05)
[10]添加QCr0.8阻隔层的钛/钢电子束焊接接头组织与性能[J]. 王廷,张秉刚,张艳桥,冯吉才,钟诗胜. 稀有金属材料与工程. 2014(05)
硕士论文
[1]钛合金与钢连续驱动摩擦焊工艺研究[D]. 于连震.大连理工大学 2014
[2]高强钢三明治板的激光焊接及其接头性能研究[D]. 杨橄生.上海工程技术大学 2014
[3]钛合金/不锈钢电子束钎焊界面组织及接头性能研究[D]. 杨忠波.哈尔滨工业大学 2013
[4]汽车前纵梁激光填丝焊数值仿真与关键工艺研究[D]. 康斌.湖南大学 2012
[5]TC4钛合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢超塑性扩散连接工艺研究[D]. 刘永军.西北工业大学 2007
[6]TC4钛合金—钢复合激光焊接工艺研究[D]. 单磊.浙江大学 2006
本文编号：3655311
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3655311.html
