隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓法控制40Cr焊接冷裂紋的研究.pdf

1、低合金高強(qiáng)鋼廣泛運(yùn)用于工業(yè)部門的各個(gè)領(lǐng)域,但是在焊接過程中,低合金高強(qiáng)鋼具有較強(qiáng)的冷裂紋傾向,特別是含碳量較高的鋼種。在拘束度較大時(shí),焊接會(huì)產(chǎn)生很大的殘余拉應(yīng)力,且低合金高強(qiáng)鋼在焊接的冷卻過程中必然會(huì)產(chǎn)生淬硬組織,抵抗裂紋的能力較弱。所以冷裂紋是低合金高強(qiáng)鋼焊接中常見且危害很大的問題。因此,對(duì)控制冷裂紋方法的研究十分迫切。
　　本文以具有代表意義的40Cr鋼為研究對(duì)象,采用平板I型坡口不填絲對(duì)接焊接。在實(shí)驗(yàn)室條件下,利用拘束墊板和

2、散熱銅片模擬工程實(shí)際中的強(qiáng)拘束度和散熱條件。通過金相組織觀察,掃描電鏡斷口分析和有限元模擬計(jì)算,對(duì)冷裂紋的具體開裂原因進(jìn)行研究。引入隨焊沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓法來控制40Cr的焊接冷裂紋,通過沖擊頭對(duì)焊縫的延展來降低殘余拉應(yīng)力。為了增強(qiáng)對(duì)焊縫的延展效果,優(yōu)化了該方法使用的沖擊頭。通過新設(shè)計(jì)的沖擊頭端部曲面,增強(qiáng)切向力,以減少產(chǎn)生延展所需要的軸向力。利用該方法,在不同參數(shù)下作用于試件,通過小孔法測(cè)量殘余應(yīng)力和組織觀察,研究對(duì)40Cr焊接冷裂紋的控制

3、效果和機(jī)理。
　　通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在強(qiáng)拘束和較大散熱速度的條件下,40Cr薄板會(huì)以很大的概率出現(xiàn)冷裂紋。冷裂紋出現(xiàn)的位置位于高應(yīng)力區(qū),且開裂處組織為上貝氏體和馬氏體混合組織,裂紋主要斷裂模式為沿晶脆斷,裂紋源多為有原始缺陷的地方。所以40Cr薄板的冷裂紋是由于淬硬組織中的微小原始缺陷在殘余應(yīng)力的作用下擴(kuò)展而成。通過沖擊頭對(duì)金屬的沖擊旋轉(zhuǎn)擠壓作用,一方面使焊縫延展,減小了焊縫在加熱過程中產(chǎn)生的壓縮塑性形變,從而降低了焊接殘余拉應(yīng)力,另