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        304不銹鋼激光焊接接頭形貌與組織性能研究

        來源:頂亮金屬 | 發布日期:2023-03-27 | 瀏覽:0

        304不銹鋼是應用最為廣泛的一種奧氏體不銹鋼,很多情況下它的應用都需要利用到一種重要的加工方法——焊接。相對于傳統的焊接方法,激光焊接因其具有能量集中、熱影響區小、熱變形小及焊接速度快等優點,故能提高304不銹鋼焊接接頭的質量。由于接頭質量與宏觀形貌和組織性能密切相關,所以很有必要對304不銹鋼激光焊接接頭形貌和組織性能進行研究。

        本文以304不銹鋼激光焊接接頭為對象,旨在研究焊接工藝參數對接頭宏觀形貌、微觀組織和機械性能的影響規律,得到合適的焊接工藝參數。此外,建立適用于激光焊接的三維熱源模型和有限元分析模型,實現焊接溫度場的三維動態模擬,從宏觀形貌和微觀組織兩方面將模擬結果與試驗結果聯系起來,指導工藝參數的設計和優化。

        304不銹鋼激光焊接接頭形貌與組織性能研究

        304不銹鋼激光焊接接頭形貌與組織性能

        首先,采用板厚為0.7mm的304不銹鋼板進行焊接工藝試驗,分析了工藝參數對焊縫宏觀形貌的影響規律。當工藝參數選擇得當時,所獲得的焊縫具有合適的焊縫尺寸且沒有宏觀焊接缺陷的產生。然后,將得到的焊接接頭制成金相分析試樣并進行電解腐蝕,利用光學顯微鏡對焊縫的微觀組織進行觀察,發現焊縫的微觀組織不同于母材,且工藝參數對焊縫的微觀組織有影響,主要體現在焊縫邊緣柱狀晶區域寬度和焊縫中心等軸晶尺寸的變化上。對接頭不同區域進行顯微硬度測試,發現焊縫的顯微硬度值高于母材。此外,對不同工藝參數下的焊接接頭進行拉伸試驗,并將接頭的拉伸強度與焊縫的宏觀形貌和微觀組織聯系了起來。當焊縫擁有較好的宏觀形貌和較小的晶粒尺寸時,能獲得拉伸性能最好的焊接接頭,且接頭在拉伸試驗后于母材處斷裂。利用掃描電鏡對該拉伸斷口的形貌進行拍攝,發現斷面上存在大量韌窩,斷裂模式為韌性斷裂。

        最后,根據激光焊接的焊縫成形特征,構造了雙橢球體熱源和高斯面熱源疊加的組合熱源模型,利用有限元分析軟件ABAQUS和FORTRAN語言編寫的用戶子程序,實現了激光焊接溫度場的三維動態模擬。在宏觀形貌方面,模擬結果中的熔池邊界線和試驗結果中的熔合線基本吻合,驗證了模型的可靠性;在微觀組織方面,通過焊接溫度場預測焊縫液相中的溫度梯度和焊縫中心的冷卻速度,以此定性地推斷焊縫結晶形態的傾向和晶粒的相對大小,探究焊接溫度場與焊縫微觀組織的關系。

        【本文標簽】 不銹鋼板 不銹鋼加工

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