高强度船板焊接裂纹缺陷原因分析

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针对高强度船板焊接接头产生的裂纹,通过光学显微镜、SEM扫描电子显微镜、场发射扫描电镜、EDS能谱分析仪、PHI670俄歇电子能谱仪等对试样组织进行观察,对其产生原因进行了分析.结果表明:根据缺陷特征,焊接接头中产生的缺陷为热裂纹中的近缝区液化裂纹,是由C,Mn偏析引起的严重珠光体带状组织及硫、磷偏析在珠光体带状组织中形成大量Fe-FeS,Fe-Fe3P低熔点共晶产物共同造成的.
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以φ559mm×100mmG115无缝钢管作为研究对象,采用手工氩弧焊打底、TIP TIG半自动焊填充盖面工艺方案,选择BYH15国产实心焊丝作为填充金属,采用纯度φ(Ar)≥99.99%的氩气作为保护气体进行工艺研究.对所得焊接接头进行了拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、金相检验、硬度测试.研究结果表明,接头拉伸性能良好,拉伸试样均断裂于母材处;接头冲击韧性良好,焊缝区冲击吸收功为48~70J,热影响区冲击吸收功为48~84J;接头焊缝区经热处理后为回火马氏体组织,不存在铁素体组织;接头热影响区总宽度为1.
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文中主要研究铝蜂窝版与5A05铝合金的搅拌摩擦焊工艺,解决了铝蜂窝板搅拌摩擦焊时受搅拌针轴肩压力易塌陷的难题,优化铝蜂窝板焊接接头形式,设计镶嵌式对接接头,进行搅拌摩擦焊工艺试验,分析焊缝力学性能、X射线探伤并观察金相组织,优化搅拌摩擦焊焊接工艺参数,得到了无缺陷、力学性能较好的焊缝.试验结果表明,铝蜂窝板和5A05铝合金采用镶嵌式对接接头以及优化后的焊接工艺参数,进行正反2次搅拌摩擦焊可以得到无缺陷、力学性能较好的焊接接头,为铝蜂窝板作为轻量化材料在航空航天和电子领域的应用拓展提供了技术支持.
研究了 XSC610D(120mm)钢板的焊接特性,并分别对焊条电弧焊、气保焊和埋弧焊等不同焊接方法下采用不同热输入进行了焊接性对比测试.试验结果表明,XSC610D高强钢焊接性良好,选配合适的焊材及焊接工艺可获得性能优异的焊接接头.
为了计算出采用TIG焊焊接3 mm厚的TC4钛合金(板板对接)的最小热输入,研究不同热输入对温度场和应力场的影响.文中采用Abaqus有限元软件结合Fortran子程序对整个焊接过程进行仿真计算,得出了在不同热输入条件下焊接接头温度场和应力场分布规律.结果表明,随着热输入的增大,焊缝峰值温度随之升高;应力在近缝区变化剧烈,而在较远区域则随热输入的增大而增大,且采用TIG焊焊接3 mm厚的TC4钛合金(板-板对接)时,理论上的最小热输入为2 836 J/cm.
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