采用超聲沖擊處理方法防止焊接接頭冷裂紋機理研究.pdf

1、本文選用45號鋼和灰鑄鐵HT150兩種冷裂紋傾向很大的材料作為研究對象，采用超聲沖擊處理（UIT）的方法對超聲沖擊處理防止焊接冷裂紋的影響機理進行了研究。 對45號鋼，以焊接冷裂紋三要素中的拘束應(yīng)力因素為研究方向，用評定冷裂紋敏感性的斜Y型坡口焊接裂紋試驗法研究了超聲沖擊處理對焊接冷裂紋的影響。研究結(jié)果表明：要使超聲沖擊能夠抑制冷裂紋的產(chǎn)生，其沖擊前溫度要在Ms點附近，如果沖擊前溫度太低，焊接接頭在超聲沖擊前就會產(chǎn)生冷裂紋，此時

2、進行超聲沖擊處理，對冷裂紋的消除已經(jīng)不起作用，而僅對沖擊區(qū)域的應(yīng)力分布產(chǎn)生影響。在冷裂紋產(chǎn)生以前采取超聲沖擊處理，一方面可以修善焊接接頭的幾何外形，消除焊趾表面的缺陷，在一定程度上抑制了裂紋源的產(chǎn)生；一方面改變了焊接殘余應(yīng)力場，和焊前預(yù)熱、焊后熱處理相比，在焊縫區(qū)域，超聲沖擊后的殘余應(yīng)力σ1為-10MPa左右，σ2為-20MPa左右，而焊前預(yù)熱、焊后熱處理后的殘余應(yīng)力σ1為+100MPa左右，σ2為+100MPa左右，前者的效果更明顯，

3、因此超聲沖擊處理通過改變焊接殘余應(yīng)力場降低了焊縫區(qū)域的拘束應(yīng)力，從而抑制了氫致冷裂紋的出現(xiàn)和淬硬組織的影響，達(dá)到了消除冷裂紋的目的。試樣焊后經(jīng)過合理的超聲沖擊處理沒有出現(xiàn)冷裂紋，因此超聲沖擊處理可以替代焊前預(yù)熱和焊后熱處理的焊接工藝過程，從而改善了焊工的工作條件，簡化了焊接工藝，提高了焊接生產(chǎn)率。 對HT150，以焊接冷裂紋三要素中的拘束應(yīng)力和淬硬組織因素為研究方向，用評定冷裂紋敏感性的直Y型坡口焊接裂紋試驗法研究了超聲沖擊處理

4、對焊接冷裂紋的影響。研究結(jié)果表明：對于焊縫區(qū)，焊后超聲沖擊可以改變焊后殘余應(yīng)力場，超聲沖擊后的殘余應(yīng)力σ1為-40MPa左右，σ2為-70MPa左右，從而把焊縫區(qū)的殘余應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，同時，由于超聲沖擊的作用，焊縫區(qū)石墨的組織形態(tài)由片狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙睿纬汕蚰T鐵焊縫，球墨鑄鐵焊縫的抗冷裂性能要高于灰鑄鐵焊縫。因此，焊后超聲沖擊處理通過調(diào)整和改變焊縫區(qū)的拘束應(yīng)力和組織形態(tài)抑制了焊縫區(qū)焊接冷裂紋的產(chǎn)生。對于半熔化區(qū)，焊后超聲沖擊同樣可以改變