HG785D钢焊接接头的疲劳性能研究

发布时间：2017-08-28 14:21

  本文关键词：HG785D钢焊接接头的疲劳性能研究

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【摘要】：作为一种有效的零件连接方法,焊接技术可对工件进行加热或加压,使其材料达到永久性的冶金结合。通常,常规的焊接方法都是以母材的强度为参考,选取一种与母材强度相当或稍低的焊材来进行焊接,这种焊接方法称之为等强或低强匹配原则,但这对高强度钢焊接通常会带来许多问题,比如焊缝易产生裂纹及强韧性无法良好配合,或熔合区及热影响区性能不理想等。本文以HG785D高强度低合金钢为研究对象,对其焊接工艺提出新的方案,针对高强度低合金钢经常出现的力学性能下降问题,提出用两种强度不同的焊材叠加起来进行焊接,形成“软+硬+软”的复合焊接结构,在两个软层之间加入一个强度高的缓冲层,以改善焊接接头的力学性能。对HG785D钢在常规焊接和新工艺下的焊接接头进行了一系列的对比试验和分析,以获得其性能参数,为其工程应用奠定基础。试验结果表明:(1)对HG785D钢的焊接过程进行了热循环模拟,模拟结果与实测值吻合度比较高,对实际焊接工艺和规范的制定具有指导意义。(2)对HG785D钢在两种焊接工艺下的接头进行了韧性冲击试验,结果发现两种焊接接头热影响区的吸收功相差很小,而新工艺比传统工艺在焊接接头的焊缝区的吸收功要大,证实在焊缝中加入一个缓冲层可以有效地改善焊缝的韧性。(3)对HG785D钢的两种焊接接头以及母材进行了疲劳裂纹扩展试验,其中裂纹扩展的速率从快到慢依次是常规焊接热影响区试样、复合焊接热影响区试样、母材试样、常规焊接焊缝区试样和复合焊接焊缝区试样。复合焊接焊缝区的疲劳寿命得到了明显延长。(4)对HG785D钢的疲劳断口进行了电镜扫描分析,证实裂纹以疲劳条纹方式进行扩展,母材、常规焊接焊缝区、复合焊接焊缝区的最后断裂阶段是以韧性断裂为主,常规焊接热影响区、复合焊接热影响区的最后断裂阶段是从韧性断裂过渡到解理断裂。(5)探讨了焊接接头疲劳扩展性能与显微组织和硬度的关系,表现为珠光体含量越多、晶粒越细小、组织越均匀、硬度越高则疲劳扩展速率越慢,反之,铁素体含量越多、晶粒越粗大、组织分布不均、硬度越低则疲劳扩展速率越快。
【关键词】：低合金高强钢焊接 热循环 焊缝区 热影响区 裂纹扩展
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG407
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高强度低合金钢焊接的研究现状10-12
• 1.2.1 国外高强度低合金钢焊接的研究现状10-11
• 1.2.2 国内高强度低合金钢焊接的研究现状11-12
• 1.3 HG785D钢简介12-13
• 1.3.1 HG785D钢的特点及用途12-13
• 1.3.2 HG785D钢焊接性能的研究现状13
• 1.4 本论文研究目的及其理论意义13-14
• 1.5 主要研究内容14
• 1.6 研究思路14-15
• 第二章 试验方案及试验过程15-33
• 2.1 材料的准备15-20
• 2.1.1 HG785D钢的规格15
• 2.1.2 焊材的选取15-17
• 2.1.3 焊接工艺的制定17-19
• 2.1.4 冷却速度的测量19-20
• 2.2 焊接接头冲击韧性试验20-21
• 2.2.1 试验原理20
• 2.2.2 试样形状及尺寸20
• 2.2.3 试验设备20-21
• 2.3 疲劳裂纹扩展速率测试21-27
• 2.3.1 测试原理21-23
• 2.3.2 试样类型与几何尺寸23-24
• 2.3.3 试验设备24-26
• 2.3.4 试验方法26-27
• 2.4 焊接接头的硬度测试27-30
• 2.4.1 测试原理27-28
• 2.4.2 试样类型与几何尺寸28-29
• 2.4.3 试验设备29-30
• 2.5 焊接接头显微组织观察30-32
• 2.5.1 试验原理30
• 2.5.2 试验设备30-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 HG785D钢焊接过程的热循环模拟33-43
• 3.1 焊缝物理模型的建立及试验参数测量33-34
• 3.1.1 焊缝的物理模型33
• 3.1.2 冷却时间的理论计算33-34
• 3.2 HG785D钢焊接过程的热循环模拟34-42
• 3.2.1 建立有限元模型模35-37
• 3.2.2 仿真计算37-38
• 3.2.3 计算的结果及分析38-40
• 3.2.4 模拟的冷却时间40-42
• 3.3 模拟值、实测值、理论计算值的比较与分析42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 HG785D钢焊接接头的裂纹扩展速率分析43-62
• 4.1 HG785D钢焊接接头的冲击韧性试验分析43
• 4.2 HG785D钢焊接接头的疲劳裂纹扩展速率试验43-60
• 4.2.1 裂纹扩展试验数据43-46
• 4.2.2 数据处理与分析46-57
• 4.2.3 疲劳裂纹扩展断.分析57-60
• 4.3 本章小结60-62
• 第五章 焊接接头疲劳扩展性能与微观组织和硬度的关系62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 焊接接头的显微组织观察62-66
• 5.3 显微硬度的测试与分析66-70
• 5.3.1 显微硬度测试数据66-68
• 5.3.2 试验数据分析68-70
• 5.4 疲劳扩展性能与显微组织及显微硬度的关系分析70-72
• 5.4.1 疲劳扩展性能与显微组织的分析70-72
• 5.4.2 疲劳扩展性能与显微硬度的分析72
• 5.5 本章小结72-74
• 结论与展望74-76
• 结论74-75
• 展望75-76
• 参考文献76-79
• 附录79-81
• 攻取学位期间取得的研究成果81-82
• 致谢82

【参考文献】

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1 陈岳林;汪杰君;许廷丽;;金相组织数字化数据采集系统[J];光学精密工程;2005年S1期

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3 张宏;基于ANSYS平台的管线钢焊接温度场模拟[D];西南交通大学;2007年

4 朱莎莎;980MPa高强钢焊接接头组织及性能研究[D];兰州理工大学;2010年

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本文编号：748063