学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

氧元素对紫铜厚板GTAW热裂纹影响的研究

作　者: 范玮
导　师: 闫久春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 紫铜 GTAW 热裂纹 氧元素 焊丝
分类号: TG441.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在进行紫铜厚板的气体保护电弧焊时,热裂纹成为构件失效的主要原因。通常认为热裂纹的产生是由于在焊接过程中母材的氧化使晶界处偏聚Cu2O与Cu的低熔共晶,在收缩应力下产生局部应力集中。本文首先从使用ERCu焊丝焊接紫铜厚板的研究出发分析氧元素在热裂纹中起的作用;降低氧含量对裂纹的影响以及氧对金属高温性能的影响。随后通过理论分析和试验研究指出ERCuNi焊丝可有效抑制热裂纹。采用刚性拘束裂纹试验评定不预热GTAW焊接紫铜厚板的裂纹倾向。当ERCu焊丝为填充材料时,宏观裂纹几乎贯穿整条焊缝,在一次结晶的柱状晶晶间有微裂纹。研究表明,在柱状晶晶界处的Cu2O与Cu的低熔共晶使晶界弱化,在应力的作用下开裂。由此可知ERCu焊丝中的脱氧元素Si、Mn、P的含量不足,无法去除焊缝中的氧。为了考察降低焊缝含氧量对热裂纹的影响,自制了氩气仓,以实现良好的氩气保护,达到排除空气中氧的干扰的目的。并在这样的保护条件下用ERCu焊丝再次进行刚性拘束裂纹试验。焊缝表面无宏观裂纹产生。随后通过ERCu熔敷金属和ERCu焊丝高温性能的比较得出结论氧可以使脆性温度区间变宽。综上所述,对于紫铜厚板的GTAW,焊缝中的含氧量对热裂纹的产生与否起决定作用,因此可通过在焊丝中加足够多的脱氧元素来抑制热裂纹。当用ERCuNi焊丝作为填充材料时,焊缝成形良好,表面裂纹率、断面裂纹率均为零。研究表明,Ni可与Cu2O发生反应,生成Cu和NiO,在焊缝中起到脱氧的作用,进而抑制了Cu2O与Cu的低熔共晶的产生,使热裂纹得到控制。同时由于ERCuNi焊丝的熔点高于母材熔点,使得焊缝凝固时最薄弱位置不在受热应力最大的焊缝中心,相当于减小了焊缝薄弱位置受到的应力,从而减小热裂纹倾向。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8
  1.2 紫铜的焊接性分析  8-9
  1.3 紫铜焊接的研究现状  9-15
    1.3.1 气焊  9-10
    1.3.2 气体保护焊  10-13
    1.3.3 钎焊  13-14
    1.3.4 电子束焊和搅拌摩擦焊  14-15
  1.4 热裂纹的研究现状  15-17
    1.4.1 热裂纹的产生影响因素及机理研究  15
    1.4.2 焊接热裂纹的控制  15-17
  1.5 紫铜厚大结构件GTAW 时热裂纹问题  17-18
  1.6 本文的主要研究内容  18-19
第2章 试验材料、方法及设备  19-25
  2.1 试验材料  19-20
  2.2 焊接设备及方法  20-21
  2.3 焊接接头微观组织分析设备及方法  21
  2.4 差热分析和含氧量分析  21-22
  2.5 热裂纹测试  22-23
  2.6 高温拉伸试验设备及方法  23-25
第3章 紫铜厚板焊接热裂纹形成原因分析  25-40
  3.1 引言  25
  3.2 空气中焊接的裂纹分析  25-32
    3.2.1 焊接工艺  25
    3.2.2 焊缝表面形貌及接头宏观形貌  25-26
    3.2.3 焊缝接头裂纹分析  26-29
    3.2.4 裂纹表面分析  29-32
  3.3 氩气仓的使用及焊接保护效果  32-34
  3.4 氩气保护的焊接裂纹分析  34-36
    3.4.1 焊接工艺  34
    3.4.2 焊缝表面形貌及接头宏观形貌  34-36
    3.4.3 焊缝接头微观组织  36
  3.5 脆性温度区间和高温延性的测定  36-38
  3.6 本章小结  38-40
第4章 ERCuNi 焊丝焊接紫铜厚板抑制裂纹机理  40-52
  4.1 引言  40
  4.2 ERCuNi 焊丝焊接裂纹分析  40-42
    4.2.1 焊接工艺  40
    4.2.2 焊缝表面形貌及接头宏观形貌  40-41
    4.2.3 焊缝接头微观组织  41-42
  4.3 元素Ni 在焊接中的脱氧过程  42-46
    4.3.1 热力学分析  42-45
    4.3.2 元素Ni 抑制熔池氧化的物理过程  45-46
  4.4 脆性温度区间和高温延性的测定  46-51
  4.5 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-59
致谢  59

相似论文

  1. 多丝GMAW焊接电弧干扰及焊接工作点变化研究,TG444
  2. 低合金高强钢熔敷金属组织与性能的研究,TG174.4
  3. 热丝TIG焊热丝温度分析及温度场模拟,TG422.3
  4. 铝合金交流脉冲熔化极气体保护焊工艺研究,TG444
  5. 温热成形工艺技术在氧枪喷头产品中的应用研究,TF124.3
  6. 药芯焊丝CO_2气体保护焊烟尘测试及其结构的研究,TG444.73
  7. 不锈钢高温力学性能及高温物理性能研究,TG142.71
  8. Nb、V、Ti在马氏体不锈钢堆焊层中的作用,TG455
  9. 钨极氩弧焊熔池三维面形测量系统的标定研究,TG444.72
  10. 传感器随动铝合金脉冲GTAW背面熔宽实时控制,TG457.14
  11. 预热焊丝MAG焊熔滴过渡行为研究,TG444.7
  12. 水下焊接送丝机的研制及水下焊接工艺实验研究,TG456.5
  13. 铝合金焊接热裂纹敏感性高灵敏度检测技术研究,TG441.7
  14. A356合金铸造热应力数值模拟及热裂纹预测,TG292
  15. 三种铸造铝合金专用焊丝制备及焊接性能研究,TG422.3
  16. 预氧化温度对PAN纤维结构与性能的影响,TQ342.3
  17. YCJEG50气电立焊药芯焊丝的研制,TG422.3
  18. 工业纯钛TA1焊接接头组织细化及其应用研究,TG407
  19. 微机控制多功能脉冲MIG/MAG焊接系统的研究,TG434.1
  20. 紫铜/黄铜焊接接头微观组织及力学性能研究,TG407

中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 一般方法 > 焊接缺陷及质量检查
© 2012 www.xueweilunwen.com