本文關(guān)鍵詞：S355鋼MAG及激光-MAG復(fù)合焊殘余應(yīng)力研究

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【摘要】：S355鋼是一種低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，它被廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、壓力容器、鐵路、車輛等各個方面。特別是，隨著高鐵技術(shù)的快速發(fā)展，S355鋼被大量應(yīng)用于軌道客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的制造，其焊接工藝主要采用MAG焊方法。而隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，激光-MAG復(fù)合焊技術(shù)逐漸成熟。激光-MAG復(fù)合焊具有熔深大、間隙適應(yīng)能力強、焊接變形小及焊接速度快等優(yōu)點,在軌道客車制造領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 在焊接過程中由于不均勻的熱輸入，，會使焊件中產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。而焊接殘余應(yīng)力的大小、分布會對焊接構(gòu)件的脆性破壞、疲勞破壞、高溫蠕變開裂、應(yīng)力腐蝕開裂及其他各種破壞產(chǎn)生重要影響。因此，分析和掌握S355鋼焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律對改善焊接工藝及確保焊接結(jié)構(gòu)安全是非常必要的。 本文分別對S355鋼采用MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊制備標準對接試樣；采用MARC軟件模擬分析了MAG焊件的溫度場和應(yīng)力場；采用盲孔法分別測試兩種焊接方法所制備焊接試樣的殘余應(yīng)力，并分析了焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及特點；探討了影響殘余應(yīng)力分布的基本機制；模擬預(yù)測了不同焊接順序和坡口類型的S355鋼MAG焊平板對接焊件的殘余應(yīng)力。 研究結(jié)果表明：MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊件的殘余應(yīng)力分布規(guī)律有相似之處。最大主應(yīng)力均出現(xiàn)在焊縫中心區(qū)域，離焊縫越遠，應(yīng)力值越小。沿著焊縫方向，離焊縫中心區(qū)域越遠，拉應(yīng)力值逐漸減小，至兩側(cè)焊件端部時，減小為零；垂直于焊縫方向，由焊縫到板件兩側(cè)，縱向應(yīng)力逐漸減小至負值，即從拉應(yīng)力區(qū)快速過渡到壓應(yīng)力區(qū)。而MAG焊和激光-MAG復(fù)合焊件的殘余應(yīng)力具體分布規(guī)律又具有各自的特點。 MAG焊采用不對稱X型坡口，坡口兩側(cè)的線能量不同，溫度場的分布也不同，其應(yīng)力和變形的情況也不相同。小坡口一側(cè)，熱作用區(qū)寬度小，模擬時的縱向應(yīng)力最大值為498.057MPa，而實驗測得的最大值為504.62MPa；大坡口一側(cè)，模擬時縱向應(yīng)力最大值為336.284MPa，實驗測得的最大值為405.58MPa。對比得出，小坡口一側(cè)的縱向應(yīng)力最大值高于大坡口一側(cè)，而高拉應(yīng)力區(qū)寬度比例大于大坡口一側(cè)。模擬與實測結(jié)果基本符合。 與MAG焊件相比，激光-MAG復(fù)合焊兩側(cè)的熱源更明顯不同。激光焊一側(cè)，線能量密度大，熱作用區(qū)寬度小，實驗測得最大值為539.97MPa；MAG焊一側(cè)，實驗測得最大值為444.92MPa。對比得出，激光焊一側(cè)的縱向應(yīng)力最大值高于MAG焊一側(cè)，而高拉應(yīng)力區(qū)寬度比例要大于MAG焊一側(cè)。 當改變S355鋼MAG焊件的焊接工藝條件，如焊接順序、坡口形式等，焊接殘余應(yīng)力的大小和分布有所差異。因此，在生產(chǎn)實踐中，利用焊接應(yīng)力與變形的模擬來分析結(jié)果來制造焊接工藝、保證結(jié)構(gòu)安全是一種合理、高效的方法。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG404;TG457.11

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本文編號：1145028