銅鋼異種金屬CMT焊接工藝及溫度場(chǎng)模擬.pdf

1、針對(duì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)外壁焊接工藝的改進(jìn)，本文采用CMT技術(shù)，選擇合適的填充材料對(duì)T2純銅和304不銹鋼進(jìn)行搭接焊，分析各接頭焊縫組織、界面生成相和力學(xué)性能，制定并優(yōu)化焊接工藝，結(jié)合溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)以及各焊接參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響，共同指導(dǎo)實(shí)際構(gòu)件的焊接。
　　首先采用不同焊絲進(jìn)行焊接試驗(yàn)，對(duì)比各接頭的外觀(guān)成形和組織性能，確定S201焊絲作為銅鋼CMT搭接焊的填充材料，進(jìn)一步通過(guò)工藝試驗(yàn)確定送絲速度、焊接速度和焊槍角度的規(guī)范區(qū)間，基于響

2、應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，建立接觸角、鋪展寬度和抗拉強(qiáng)度與各焊接參數(shù)之間的關(guān)系模型，分析了單因素和多因素交互作用下焊接參數(shù)對(duì)各響應(yīng)值的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)暮附铀俣扰浜陷^大的焊槍角度和較小的送絲速度更易獲得成形良好且滿(mǎn)足使用性能的銅鋼CMT搭接接頭，對(duì)優(yōu)化的工藝進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，證明了模型的適用性。
　　然后通過(guò)金相觀(guān)察、掃描電子顯微分析、能譜分析等方法，系統(tǒng)研究了不同類(lèi)型接頭焊縫和界面層的組織結(jié)構(gòu)，由于鋼表面和熔池邊界散熱速度較快，所以此處晶

3、粒都垂直長(zhǎng)大，更大的溫度梯度使鋼表面的胞狀晶更細(xì)小，熔池邊界較粗大的胞狀晶一直生長(zhǎng)至焊縫中心，相比之下，焊縫中上部的過(guò)冷度更大，所以出現(xiàn)了等軸晶，界面層為(α+ε)雙相固溶體；鋼發(fā)生熔化時(shí)，冷卻過(guò)程中溶解的鐵會(huì)不斷析出，形成彌散分布的α-Fe，其能促進(jìn)異質(zhì)形核，所以焊縫組織為細(xì)小的等軸晶，界面層為分布ε-Cu的鐵基固溶體，填加S211焊絲接頭界面還有少量Fe3Si生成。最優(yōu)工藝的銅鋼拉伸試件斷裂在熱影響區(qū)，且發(fā)生明顯的頸縮，屬于延性斷裂

4、，接頭強(qiáng)度達(dá)到220.78MPa，強(qiáng)度系數(shù)為76.89％，滿(mǎn)足使用性能要求，硬度最低值也出現(xiàn)在熱影響區(qū)。
　　最后分析銅鋼CMT搭接焊溫度場(chǎng)，根據(jù)構(gòu)件尺寸建立實(shí)體模型，選擇雙橢球熱源對(duì)試板的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，與實(shí)測(cè)的熱循環(huán)曲線(xiàn)吻合，驗(yàn)證了模型的正確性，進(jìn)一步模擬燃燒室的溫度場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)等溫線(xiàn)呈不對(duì)稱(chēng)的橢圓形分布，鋼側(cè)溫度梯度更大，銅側(cè)散熱更快，焊接參數(shù)的改變將影響溫度場(chǎng)分布，增大送絲速度或減小焊接速度都會(huì)使高溫區(qū)擴(kuò)大，而隨著焊槍角度的增