随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹研究

摘要

基于电磁感应加热原理，针对焊接冷裂纹问题，提出了一种在焊接过程中基于电磁感应热作用控制焊接冷裂纹的方法。该方法借助于焊接CCT曲线，通过在焊接热源后方同步跟踪线圈感应加热的方式合理控制焊接接头的冷却过程，减少淬硬组织，增加焊缝及热影响区的韧性，调高接头抗冷裂性能。由于避免了使用焊前预热方法或焊后热处理方法，因而可提高焊接生产效率。
　　利用有限元方法，对不同感应加热线圈与熔池最小距离(CPD)下焊接接头的温度场进行了模拟分析。分析认为随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹的有效CPD区间是在工件表面熔合线路径上最高温度点与奥氏体转变温度点之间的距离(DA)和熔池最高温度点与马氏体转变温度点之间的距离(DM)之间。当CPD小于DA时，处于奥氏体转变温度(800℃)以上的部分感应加热线圈对延长t8/3没有贡献；当CPD大于DM时，感应加热不能阻止淬硬组织的形成。提出了两种随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹的控制参考点选择方案，熔合线节点(弱规范)和不完全淬火区低温边界节点(强规范)。
　　利用斜Y坡口实验方法进行了随焊感应加热控制冷裂纹的实验研究。实验结果表明，当CPD在有效区间内时，表面裂纹率在20％以下，且均为弧坑裂纹，而且CPD越靠近DM，裂纹率越低，控制效果越好；当CPD在有效区间外时，不能实现对冷裂纹控制。温度场测量结果显示，当CPD在有效区间范围内时，冷却曲线经过了贝氏体相变区；而当CPD大于有效区间时，冷却曲线先冷却到马氏体相变区，然后被加热到贝氏体区，然而但由于奥氏体的热稳定化，此时奥氏体未发生贝氏体转变，而是在随后的降温过程中继续转变为马氏体组织。显微组织分析表明，当CPD在有效区间内时，焊接接头的淬硬组织大大改善，高碳马氏体含量下降，贝氏体含量上升；当CPD在有效区间外时，焊接接头的淬硬组织含量基本与常规焊一致为高碳马氏体。显微硬度测试表明，随焊电磁感应加热焊接接头的各区域硬度普遍低于常规焊接头，焊接接头的最大维氏硬度最多能够从727下降到515。

目录

随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹研究

CONTROL OF WELDING COLD CRACK WITH TRAILING ELECTROMAGNETIC INDUCTION HEATING DURING WELDING

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 焊接冷裂纹的影响因素

1.2 冷裂纹的形成机理与组织敏感性

1.3 材料冷裂敏感性评定方法

1.4 冷裂纹控制研究现状

1.5 感应加热

1.6 主要研究内容

第2章 感应加热设备与材料焊接性分析

2.1 随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹基本原理

2.2 感应加热的优势及设备性能

2.3 材料焊接性分析

2.4 本章小结

第3章 随焊电磁感应加热温度场模拟

3.1 随焊电磁感应加热工艺参数

3.2 随焊电磁感应加热模型建立

3.3 温度场测量与模拟

3.4 本章小结

第4章 感应加热控制焊接冷裂纹实验分析

4.1 斜Y坡口实验标准

4.2 随焊电磁感应加热控制焊接冷裂纹的可行性

4.3 感应加热热源与熔池距离(CPD)对实验结果影响

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢