履带式起重机臂架用BG770QL+20Mn2异种钢焊接研究

摘要

履带式起重机是工程起重行业的一类重要机械，是某公司的主打产品。起重机臂架是整机中最重要的承载部件，现多采用低合金高强钢焊接制造，以减轻其重量及单位重量的承载能力。但是低合金高强钢在焊接时容易产生接头脆化、焊缝开裂等一系列的焊接问题，时常导致结构件的失效。如某公司生产的臂架出现了主腹弦杆处焊接接头的撕裂。因此为优化臂架主腹弦杆原有的焊接工艺，提高焊接质量，本文以主腹弦杆使用的BG770QL和20Mn2异种低合金高强钢为研究对象，从数值模拟评定适宜预热温度、试验分析选定合适焊材、探索新焊接方法等方面进行焊接研究，评定新的焊接工艺方案，实现焊接接头良好的使用性能。
　　针对BG770QL+20Mn2异种钢组合，理论计算其焊接性，焊接时需要预热；采用ABAQUS软件对该异种钢斜Y坡口对接裂纹试验中不同预热温度下试件进行焊接数值模拟，分析不同预热温度对温度场和应力场分布规律的影响，推测适宜的焊接预热温度，得出焊接该异种钢不宜采用过高的预热温度，选择100℃适宜；采用Ar+CO2混合气体保护焊，选择100℃的预热温度，分别使用“低强匹配”TUnionGM90和“等强匹配”TUnionGM100焊丝焊接该异种钢，对异种钢接头进行金相组织观察、力学性能试验、断口形貌观察，及分析显微组织对接头性能的影响，对比分析不同强度匹配的焊材对焊接接头组织性能的影响，得出使用“等强匹配”TUnionGM100焊丝的焊接接头的综合性能较好；选用新焊接方法——激光焊进行焊接试验，探索激光焊接该异种钢的可行性。试验表明在不同的焊接线能量情况下，激光焊接该异种钢焊缝成型良好，接头没有出现气孔、裂纹等缺陷。焊接时两种母材在熔池中化学成分均匀熔合，焊缝区组织性能均匀分布，该异种钢接头没有出现热影响区软化现象。初步判定可以使用激光焊接BG770Q+20Mn2异种钢。
　　综上所述，为优化原有的焊接工艺，获得更好的焊接接头，臂架用BG770QL+20Mn2异种钢焊接时需预热，选择100℃预热温度适宜，使用“等强匹配”TUnionGM100焊丝焊接的接头综合性能更好。先进焊接方法激光焊可以焊接该异种钢。

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变量注释表

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2履带式起重机臂架的概述

1.3低合金高强钢的焊接研究

1.4数值模拟技术在焊接中的应用

1.5激光焊接的介绍

1.6本课题主要研究内容

2试验材料和研究方法

2.1试验材料

2.2试验研究与方法

2.3本章小结

3基于ABAQUS的焊接数值模拟

3.1引言

3.2温度场和应力场计算模型的建立

3.3温度场的计算结果及分析

3.4应力场的计算结果及分析

3.5本章小结

4不同强度匹配焊接接头组织性能分析

4.1引言

4.2焊接接头显微组织分析

4.3焊接接头力学性能试验

4.4焊接接头的断口形貌分析

4.5 显微组织对焊接接头强韧性的分析

4.6本章小结

5激光焊接

5.1引言

5.2激光焊接试验

5.3激光焊接工艺对焊接接头成型性的影响

5.4激光焊接工艺对焊接接头的组织性能的影响

5.5本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望与不足

参考文献

作者简历

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