本文選題：分層超聲沖擊處理 + 厚板焊縫��； 參考：《江蘇科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：焊接熔池溫度高及冷卻速度大的特點使焊縫容易產生柱狀晶。粗大的柱狀晶顆粒協同變形能力差,使接頭在形變過程中容易發(fā)生裂紋擴展,同時焊接造成的接頭中高殘余拉應力容易導致其載能力和疲勞壽命下降。因此,優(yōu)化焊縫內部組織,改善焊縫力學性能,有效評價和調控焊接殘余應力尤為重要。本文以55mm厚Q345鋼板接頭為研究對象,進行了無超聲沖擊處理、分層超聲沖擊處理和蓋面前超聲沖擊處理工藝實驗,分析了焊縫內部組織變化,結合輪廓法、沖擊試驗、微沖剪試驗和顯微硬度試驗,研究了焊縫殘余應力分布和力學性能,分析了超聲沖擊處理對焊縫內部組織、性能的影響及影響機理,研究了厚板內部殘余應力分布特征,提出了分層超聲沖擊處理結合焊縫表面超聲沖擊處理的調控方法。組織分析表明:經分層超聲沖擊處理后焊縫內部組織細化明顯,晶粒由粗大的柱狀晶轉變?yōu)榧毿〉牡容S晶,同時組織的細化也導致硬度值升高。經能譜測試發(fā)現分層超聲沖擊處理可以提高焊縫內部氧含量,同時促進了金屬氧化物的生成過程,在焊道超聲沖擊處理表層產生的金屬氧化物,這些氧化物可以為后續(xù)焊道凝固過程提供大量的形核質點,促進非自發(fā)形核,從而改變后續(xù)焊道凝固結晶過程,促使焊縫內部生長為等軸晶。二次切割輪廓法殘余應力測試結果表明:焊態(tài)高殘余應力主要分布在焊縫坡口內部及其附近,殘余拉應力峰值出現在上下表面焊縫內部。蓋面前超聲沖擊處理和分層超聲沖擊處理對焊縫內部殘余應力分布趨勢影響不大,但是在厚度上的水平方向上拉應力峰值有所下降,但是下降幅度有限。沖擊試驗結果表明:分層超聲沖擊處理后,由于焊縫組織細化,焊縫沖擊吸收功提高13.6%,蓋面前超聲沖擊處理后焊縫沖擊吸收功無明顯變化�；谖_剪試驗方法測試結果表明:焊縫經分層超聲沖擊處理后由于組織改善的原因剪切性能提高,尤其是焊縫內部薄弱區(qū)域提高明顯。微沖剪試樣斷口照片顯示,斷裂韌窩分層超聲沖擊處理后大而深,韌窩內第二相粒子明顯。維氏硬度測試結果表明:三組焊縫分布規(guī)律與微沖剪結果存在一致性,分層超聲沖擊焊縫硬度提高。
[Abstract]:The characteristics of high weld pool temperature and high cooling speed make it easy to produce columnar crystals. The poor synergetic deformation ability of the coarse columnar grain makes the crack propagation easily occur in the deformation process of the joint and the high residual tensile stress caused by welding can easily lead to the decrease of the loading capacity and fatigue life of the joint. Therefore, it is very important to optimize the internal structure of the weld, improve the mechanical properties of the weld and effectively evaluate and regulate the welding residual stress. In this paper, the 55mm thick Q345 steel plate joint is studied. The process experiments of non-ultrasonic impact treatment, stratified ultrasonic impact treatment and ultrasonic impact treatment before the cover are carried out. The changes of the internal structure of the weld are analyzed, combined with the contour method and the impact test. The residual stress distribution and mechanical properties of weld were studied by micro-impact shear test and microhardness test. The influence of ultrasonic impact on the microstructure and properties of weld and the mechanism of influence were analyzed. The distribution characteristics of residual stress in thick plate were studied. The control method of laminated ultrasonic impact treatment combined with ultrasonic impact treatment of weld surface was proposed. The microstructure analysis showed that the microstructure of the weld was refined obviously and the grain changed from the coarse columnar to the fine equiaxed grain after the laminated ultrasonic impact treatment. Meanwhile the microstructure refinement also led to the increase of hardness value. The energy spectrum test shows that the layered ultrasonic shock treatment can increase the oxygen content in the weld and promote the formation process of metal oxide. The metal oxide produced in the surface layer of the weld is treated by ultrasonic impact treatment. These oxides can provide a large number of nucleation particles for the subsequent weld solidification process, promote non-spontaneous nucleation, thus change the subsequent solidification crystallization process and promote the internal growth of equiaxed crystal in the weld. The results of residual stress measurement by secondary cutting contour method show that the high residual stress in welding is mainly distributed in and around the groove of weld, and the peak value of residual tensile stress appears in the upper and lower surface of weld. Ultrasonic impact treatment and stratified ultrasonic impact treatment have little effect on residual stress distribution in weld, but the peak value of tensile stress in horizontal direction of thickness decreases, but the extent of decrease is limited. The results of impact test show that the impact absorption energy of the weld increases by 13.6 due to the refinement of the weld structure after the treatment of stratified ultrasonic impact, but the impact absorption energy of the weld does not change obviously after the ultrasonic impact treatment before the cover. The results of micro-impact shear test show that the shear properties of the weld are improved due to the microstructure improvement, especially the weak area inside the weld. The fracture photographs of micro-impact shear specimens show that the fracture dimples are large and deep after ultrasonic impact treatment, and the second phase particles in the dimples are obvious. The results of Vickers hardness test show that the distribution of three groups of welds is consistent with the results of micro-impact shear, and the hardness of layered ultrasonic impact welds is increased.
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG407;TG663

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本文編號：1908614