转向架用低合金钢药芯焊丝气体保护焊工艺及冶金行为研究
发布时间：2022-02-21 08:34
转向架作为高速列车的重要组成部件,其钢结构的焊接目前主要采用实心焊丝气体保护焊,存在焊接效率低、焊接飞溅大等问题。金属粉型药芯焊丝作为近年来国际上大力发展的新型焊材,兼具实心焊丝熔敷效率高与熔渣型药芯焊丝焊接冶金成分调整方便的特点,目前在船舶制造业已有应用,在高速列车转向架焊接结构具有极大应用前景。本文针对高速列车转向架用12mm厚Q345E低合金高强钢分别采用实心焊丝、熔渣型药芯焊丝和金属粉型药芯焊丝进行了脉冲MAG焊工艺试验,研究了不同焊材在不同焊接参数下的焊缝成形规律;通过高速摄像图像采集系统研究了不同焊材在不同电参数下的熔滴过渡方式、电弧形态和飞溅特征;焊后分析了不同焊材条件下得到的接头不同部位的微观组织特征,同时测试了接头的力学性能,阐明了不同焊材的合金元素对焊缝金属强韧化的影响规律;通过光谱分析计算得到熔滴反应区等离子体温度,对熔渣型药芯焊丝熔滴反应区和熔池反应区增氧、脱氧过程进行理论计算分析。焊接工艺试验结果表明:采用三种不同的焊材得到的焊缝形貌随焊接电流和焊接速度的变化,呈现不同的变化趋势。熔渣型药芯焊丝由于其药芯成分（SiO2、TiO2...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 药芯焊丝国内外研究现状
1.2.1 药芯焊丝的功能特性
1.2.2 药芯焊丝的焊接工艺研究
1.2.3 药芯成分设计原则
1.3 药芯焊丝熔滴过渡行为的研究现状
1.3.1 药芯焊丝熔滴过渡机理研究
1.3.2 药芯焊丝熔滴过渡特征研究
1.4 药芯焊丝焊接冶金机理研究
1.4.1 焊接冶金热力学研究
1.4.2 焊接冶金动力学研究
第2章 试验材料、设备及试验方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备及试验方法
2.3 分析检测设备及方法
2.3.1 高速摄像图像采集系统
2.3.2 接头宏观形貌及金相组织观察
2.3.3 接头力学性能表征
2.3.4 直读光谱化学成分分析
2.3.5 断口形貌分析
第3章 不同焊材条件下的焊接工艺优化及熔滴过渡行为研究
3.1 不同焊材条件下的平板堆焊焊缝成形特征
3.1.1 实心焊丝焊缝成形
3.1.2 熔渣型药芯焊丝焊缝成形
3.1.3 金属粉型药芯焊丝焊缝成形
3.1.4 三种焊材焊缝成形综合对比
3.2 不同焊材条件下对接焊焊缝成形特征
3.2.1 坡口内对接焊接头成形
3.2.2 X射线探伤
3.3 不同焊材条件下的熔滴过渡行为
3.3.1 实心焊丝熔滴过渡行为分析
3.3.2 熔渣型药芯焊丝熔滴过渡行为分析
3.3.3 金属粉芯焊丝熔滴过渡行为分析
3.4 本章小结
第4章 不同焊材条件下的焊缝强韧化机理研究
4.1 焊接接头组织特征研究
4.1.1 接头宏观形貌
4.1.2 焊缝微观组织
4.1.3 热影响区微观组织
4.2 焊接接头力学性能研究
4.2.1 焊接接头抗拉强度
4.2.2 焊缝金属抗拉强度
4.2.3 接头低温冲击性能
4.2.4 接头显微硬度
4.3 合金元素对焊缝金属强韧化影响
4.3.1 焊缝区合金元素对比
4.3.2 拉伸断口区合金元素对比
4.4 本章小结
第5章 药芯焊丝焊接化学冶金行为研究
5.1 FCAW电弧等离子体温度诊断
5.2 熔滴反应区冶金反应
5.2.1 熔滴反应区脱氧反应
5.2.2 熔滴反应区氧化反应
5.2.3 熔滴反应区增氧动力学分析
5.3 熔池反应区渣-金界面冶金反应
5.3.1 熔池反应区渣-金界面反应模式
5.3.2 熔池反应区渣-金界面冶金反应在非平衡态的稳定性
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不可逆过程广义热力学动态优化研究进展[J]. 陈林根,夏少军. 中国科学:技术科学. 2019(09)
[2]药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析[J]. 刘莹,杨立军,何天玺,翟勇磊,刘桐. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[3]金属粉型药芯焊丝及其在海上风电试验中的应用[J]. 刘秋亮. 金属加工(热加工). 2017(08)
[4]国务院通过中长期铁路网规划 五大举措促进铁路交通建设[J]. 伊然. 工程机械. 2016(08)
[5]大型球罐高效脉冲MAG全位置自动焊接系统[J]. 房务农,何前进,董加利,冷辉. 电焊机. 2016(03)
[6]金属粉芯型药芯焊丝电弧物理特性观察[J]. 李辉,刘海云,王勇. 热加工工艺. 2015(23)
[7]Mn-Ni-Mo系金属粉芯型高强钢药芯焊丝的研制[J]. 裘荣鹏. 热加工工艺. 2015(23)
[8]中锰钢两相区退火奥氏体逆转变的数值分析[J]. 邝霜,齐秀美,韩赟,康永林. 工程科学学报. 2015(10)
[9]铝在自保护药芯焊丝中的作用及焊缝韧化途径分析[J]. 尹士科,吴树雄,喻萍. 机械制造文摘(焊接分册). 2015(01)
[10]Ti对金红石型药芯焊丝熔敷金属组织性能影响[J]. 朱官朋,郭纯,姚润钢. 材料开发与应用. 2014(05)
博士论文
[1]960MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝及焊缝金属强韧化机理研究[D]. 裘荣鹏.沈阳工业大学 2018
[2]T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用[D]. 束国刚.武汉大学 2004
硕士论文
[1]海洋工程用高韧性埋弧焊丝的研究[D]. 王会超.天津大学 2014
[2]奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系[D]. 郑磊.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3636890
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 药芯焊丝国内外研究现状
1.2.1 药芯焊丝的功能特性
1.2.2 药芯焊丝的焊接工艺研究
1.2.3 药芯成分设计原则
1.3 药芯焊丝熔滴过渡行为的研究现状
1.3.1 药芯焊丝熔滴过渡机理研究
1.3.2 药芯焊丝熔滴过渡特征研究
1.4 药芯焊丝焊接冶金机理研究
1.4.1 焊接冶金热力学研究
1.4.2 焊接冶金动力学研究
第2章 试验材料、设备及试验方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备及试验方法
2.3 分析检测设备及方法
2.3.1 高速摄像图像采集系统
2.3.2 接头宏观形貌及金相组织观察
2.3.3 接头力学性能表征
2.3.4 直读光谱化学成分分析
2.3.5 断口形貌分析
第3章 不同焊材条件下的焊接工艺优化及熔滴过渡行为研究
3.1 不同焊材条件下的平板堆焊焊缝成形特征
3.1.1 实心焊丝焊缝成形
3.1.2 熔渣型药芯焊丝焊缝成形
3.1.3 金属粉型药芯焊丝焊缝成形
3.1.4 三种焊材焊缝成形综合对比
3.2 不同焊材条件下对接焊焊缝成形特征
3.2.1 坡口内对接焊接头成形
3.2.2 X射线探伤
3.3 不同焊材条件下的熔滴过渡行为
3.3.1 实心焊丝熔滴过渡行为分析
3.3.2 熔渣型药芯焊丝熔滴过渡行为分析
3.3.3 金属粉芯焊丝熔滴过渡行为分析
3.4 本章小结
第4章 不同焊材条件下的焊缝强韧化机理研究
4.1 焊接接头组织特征研究
4.1.1 接头宏观形貌
4.1.2 焊缝微观组织
4.1.3 热影响区微观组织
4.2 焊接接头力学性能研究
4.2.1 焊接接头抗拉强度
4.2.2 焊缝金属抗拉强度
4.2.3 接头低温冲击性能
4.2.4 接头显微硬度
4.3 合金元素对焊缝金属强韧化影响
4.3.1 焊缝区合金元素对比
4.3.2 拉伸断口区合金元素对比
4.4 本章小结
第5章 药芯焊丝焊接化学冶金行为研究
5.1 FCAW电弧等离子体温度诊断
5.2 熔滴反应区冶金反应
5.2.1 熔滴反应区脱氧反应
5.2.2 熔滴反应区氧化反应
5.2.3 熔滴反应区增氧动力学分析
5.3 熔池反应区渣-金界面冶金反应
5.3.1 熔池反应区渣-金界面反应模式
5.3.2 熔池反应区渣-金界面冶金反应在非平衡态的稳定性
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]不可逆过程广义热力学动态优化研究进展[J]. 陈林根,夏少军. 中国科学:技术科学. 2019(09)
[2]药芯焊丝TIG焊电弧特性的光谱分析[J]. 刘莹,杨立军,何天玺,翟勇磊,刘桐. 光谱学与光谱分析. 2017(07)
[3]金属粉型药芯焊丝及其在海上风电试验中的应用[J]. 刘秋亮. 金属加工(热加工). 2017(08)
[4]国务院通过中长期铁路网规划 五大举措促进铁路交通建设[J]. 伊然. 工程机械. 2016(08)
[5]大型球罐高效脉冲MAG全位置自动焊接系统[J]. 房务农,何前进,董加利,冷辉. 电焊机. 2016(03)
[6]金属粉芯型药芯焊丝电弧物理特性观察[J]. 李辉,刘海云,王勇. 热加工工艺. 2015(23)
[7]Mn-Ni-Mo系金属粉芯型高强钢药芯焊丝的研制[J]. 裘荣鹏. 热加工工艺. 2015(23)
[8]中锰钢两相区退火奥氏体逆转变的数值分析[J]. 邝霜,齐秀美,韩赟,康永林. 工程科学学报. 2015(10)
[9]铝在自保护药芯焊丝中的作用及焊缝韧化途径分析[J]. 尹士科,吴树雄,喻萍. 机械制造文摘(焊接分册). 2015(01)
[10]Ti对金红石型药芯焊丝熔敷金属组织性能影响[J]. 朱官朋,郭纯,姚润钢. 材料开发与应用. 2014(05)
博士论文
[1]960MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝及焊缝金属强韧化机理研究[D]. 裘荣鹏.沈阳工业大学 2018
[2]T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用[D]. 束国刚.武汉大学 2004
硕士论文
[1]海洋工程用高韧性埋弧焊丝的研究[D]. 王会超.天津大学 2014
[2]奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系[D]. 郑磊.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3636890
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