多层焊在厚板焊接中的应用研究

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近年来,国内煤炭机械行业发展迅猛,煤炭开采逐渐向硬煤层发展,由于煤炭机械工作过程中承受较大的冲击载荷和静载荷,因此,硬煤层的开采对煤炭机械的强度、塑性、韧性等力学性能提出了更高的要求,由于煤机的主体结构为焊接结构,因此,焊缝的性能也变得尤为重要。
　　为了提高煤炭机械的性能,厚板在煤炭机械的焊接结构中应用越来越广泛。焊接结构厚度的增大会导致焊缝热影响区范围增大,同时焊缝的缺陷敏感性也相对更加显著,这些因素使得钢结构厚板焊接接头韧性变差。此外,结构的焊接变形将直接导致结构件机加工过程中加工余量过大,增加加工成本。因此,有必要研究钢结构厚板在不同焊接条件下的性能情况以及对焊接变形的影响规律。Q345B低合金高强钢除了具有良好的力学性能、冷冲压性、切削加工性外,还具有优良的焊接性。广泛应用于煤炭机械、各种大型船舶、桥梁、压力容器、起重机械、工程机械等焊接结构中。开展Q345B厚板材料的焊接性研究,对于提高煤机产品重要受力结构的使用可靠性将具有十分重要的意义。
　　本课题采用富氩混合气体(80％Ar+20%CO2)保护焊的焊接方法,使用多层多道焊和多层摆动焊的焊接方式,在不同板厚、不同接头和坡口形式、不同焊接条件下对Q345B低合金高强钢厚板(板厚70mm、100mm)进行了焊接试验,重点分析了两种不同焊接方式对接头质量、性能和焊接变形的影响规律,并对两种焊接方式的生产效率和成本进行了对比分析,探讨了焊缝及热影响区微观组织与接头力学性能之间的内在联系。此外,应用ANSYS大型有限元分析软件对典型结构的焊接温度场进行了数值模拟,并将用数值模拟方法得到的焊接热循环曲线与通过测温仪测量的试板实际焊接过程中指定位置点的热循环曲线进行比对,以此验证有限元数值模拟方法对焊接温度场仿真的可行性和正确性。
　　本文通过一系列的试验研究,综合考虑质量、效率、成本三个方面,最终确定了厚板典型接头的最佳焊接工艺方案。同时,数值模拟方法在厚板焊接温度场仿真上的成功运用,为进一步研究复杂结构的焊接热过程以及焊接热应力和焊接变形提供了理论基础和现实依据。

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作者
陶鹏;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科机械工程
授予学位硕士
导师姓名黄文涛;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类各种金属材料和构件的焊接;
关键词
多层焊技术; 厚板焊接; 焊接方式; 接头性能; 焊接变形; 有限元分析;

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