45鋼軸對稱件閃光對焊焊接工藝和接頭溫度場與組織模擬.pdf

1、本文選擇45鋼為研究對象，對其軸對稱件的閃光對焊焊接工藝、焊接熱過程及組織演變與分布進(jìn)行了綜合研究與分析。 利用正交試驗設(shè)計法對Φ16mm、長100mm的45鋼軸對稱件閃光對焊焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究。選用單一水平正交表L9(34)設(shè)計試驗方案，以焊接接頭抗拉強(qiáng)度為考核指標(biāo)，選擇調(diào)伸長度L、輸出電流百分比(閃光電流密度Jf)、閃光時間t、次級空載電壓U20等四參數(shù)為試驗因素，忽略各因素間的交互作用，每個因素選取3個位級進(jìn)行正交試

2、驗，獲得的較優(yōu)焊接參數(shù)組合為L=15mm、輸出電流百分比80﹪、t=6s、U20=6.23V，其中U20為較重要參數(shù)，對焊接接頭性能影響較顯著，該工藝參數(shù)組合的焊接試驗所得的焊接接頭平均σb為702MPa高于母材的667MPa。 焊接接頭三點彎曲試驗表明其接頭塑性較母材稍差，金相組織分析發(fā)現(xiàn)隨著距離焊接端越遠(yuǎn)峰值溫度逐步下降，晶粒從近縫區(qū)、過熱區(qū)到相變區(qū)逐漸細(xì)化，過熱區(qū)奧氏體晶粒粗大，且在空冷狀態(tài)下形成魏氏組織，驗證了焊接HAZ

3、韌塑性降低的原因。分析了焊接HAZ內(nèi)不同區(qū)域的組織轉(zhuǎn)變及晶粒度分布，探討了溫度、組織及性能之間的相互影響。 利用較優(yōu)的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接實驗研究其焊接溫度場分布。通過溫度檢測系統(tǒng)實測了45鋼軸對稱件閃光對焊焊接過程的溫度場分布，確定了軸向溫度T(x)與軸向距離x之間的關(guān)系為lnT(x)=K(a+bx+cx2+dx3)；同一橫截面上的徑向溫度由表及里逐漸升高，呈拋物線規(guī)律變化；以焊接熱循環(huán)過程中的峰值溫度TP為基準(zhǔn)，將焊接熱循環(huán)曲線

4、分為升溫段和降溫段分別進(jìn)行擬合處理，得到了不同測溫點的焊接熱循環(huán)曲線。 基于有限元分析建立了閃光對焊焊接過程熱電耦合的二維軸對稱簡化模型，該模型中結(jié)合閃光對焊的實際及材料物性參數(shù)隨溫度變化的特性，考慮了接觸電阻及相變潛熱對產(chǎn)熱過程的影響，模擬得到了閃光對焊焊接加熱過程任一時刻溫度分布及任一位置焊接熱循環(huán)。模擬與實測兩者比較驗證了所建熱電耦合二維簡化模型的合理性。 基于45鋼軸對稱件閃光對焊焊接溫度場的實測，采用MC模擬與