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《外加磁場對異種金屬焊接質(zhì)量的影響》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、外加磁場對異種金屬焊接質(zhì)量的影響 摘要:利用外加磁場對Q45CrNiMo1VA和2O鋼進(jìn)行了11G焊,并分析了焊縫外觀、內(nèi)部組織和質(zhì)量的變化。結(jié)果表明:在適當(dāng)?shù)碾姶艆? 數(shù)條件下,焊縫外觀和內(nèi)部組織得到改善,缺陷得到有效抑制,可保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。外加磁場通過影響熔池的傳熱、傳質(zhì)、晶粒
和缺陷的形核而發(fā)揮作用。
關(guān)鍵詞:外加磁場;異種金屬;焊縫組織;形核;焊接缺陷
中豳分類號:0441:TG457.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
產(chǎn)品加工中需要對不同厚度的Q45CrNiMo1VA~20鋼2種
2、 金屬進(jìn)行焊接。Q45CrNiMo1VA屬于高強(qiáng)鋼,達(dá)到1500MPa
以上,其(C)控制在0.42%--0.48%,由于合金元素較多,(C)達(dá)
到1.1%左右.致使其焊接性較差。雖然采用機(jī)器人焊接技術(shù)成功
實現(xiàn)了2種金屬的焊接,焊縫內(nèi)卻經(jīng)常產(chǎn)生裂紋、未熔合或超標(biāo)
氣孔等缺陷,必須進(jìn)行反復(fù)的修補(bǔ)。
電磁攪拌(electromagneticstirring,EMS)技術(shù)是控制金
屬凝固過程的有效手段。從材料制備的角度講,焊接過程實際
上是金屬材料的熔化和重新凝固的過程,因此,
3、電磁攪拌對焊
縫質(zhì)量應(yīng)該具有較大的影響。本文通過外加磁場,探討電磁攪
拌抑制異種金屬焊縫內(nèi)缺陷、改進(jìn)焊接質(zhì)量的可行性.為提高
產(chǎn)品的生產(chǎn)效率打下基礎(chǔ)。
l試驗方法
1.1試樣制備
.
t考察裂紋產(chǎn)生情況采用Q45CrNiMo1VA制成的裂紋敏感性試
樣(圖1)??疾旌缚p質(zhì)量采用無坡13的平板對接試樣,
Q45CrNiMo1VA板尺寸為260mmx775mmx3mm,淬火調(diào)質(zhì)狀態(tài),
硬度為HRC40左右;2O鋼板的尺寸為260mmx77.5mmX2mm。
圖1裂紋敏感性試樣
4、收稿日期:20o7一O6—22
基金項目:中國工程物理研究院科學(xué)技術(shù)基金資助課題
(XX0322)
1.2焊接方法
采用TIG焊,焊接電流120A,西2mm的H18CrMoA焊絲,
鎢極直徑3mm,保護(hù)氣體(Ar)流量8—12L/min,焊接速度
100150mm/min。裂紋敏感性試樣不加任何約束,無焊絲,
每種狀態(tài)用3件試樣。
外加磁場由與焊接電弧中心同軸的勵磁線圈產(chǎn)生,通過專
用電源提供雙向脈沖勵磁電流,產(chǎn)生的磁力線方向基本上與電
弧軸線平行,并以電弧軸線為中心對
5、稱分布,裝置如圖2所示。
圖2焊接裝置示意圖
1.3試驗設(shè)備
用WSE一300TSM1型鎢極氬弧焊機(jī)進(jìn)行焊接試驗,用
MG325一MU2000型x射線實時成像系統(tǒng)對焊縫質(zhì)量進(jìn)行無損檢
測和評價.在MM6金相顯微鏡上進(jìn)行組織分析。
2試驗結(jié)果與分析
2.1焊縫外觀形貌
無外加磁場時.焊縫外觀呈現(xiàn)出與焊接方向相反的波紋形
狀,波紋間距較大(圖3a),這是熔融金屬結(jié)晶線沿著凝固方
向?qū)訉油七M(jìn)留下的正常焊縫形貌。施加脈沖磁場后,焊縫外觀
形貌逐步變成相互交叉的網(wǎng)紋,而且網(wǎng)紋之間
6、的間距較小(圖
3b)。勵磁電流繼續(xù)增加,磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng),焊縫表面的編織
狀網(wǎng)紋又漸漸減弱,并最終消失(圖3c,d)。
WeldinzTechnolozvVo1.36No.5Oct.2oo7·焊接質(zhì)量控制與管理·55
(a)無外加磁場
圖3不同外加磁場勵磁電流時焊繾外觀形貌
無外加磁場時,電弧區(qū)域起主要作用的電子和正離子進(jìn)行
無規(guī)則的熱運(yùn)動、在焊接電流產(chǎn)生的縱向電場作用下的軸向運(yùn)
動、電弧自身電場作用下的徑向運(yùn)動、徑向帶電粒子濃度差異
引起的擴(kuò)散運(yùn)動I1]。外加縱向磁場
7、時,帶電粒子的徑向運(yùn)動切
割磁力線而產(chǎn)生切向的洛侖茲力,獲得的切向速度分量使其繞
軸線旋轉(zhuǎn).電弧在宏觀上也表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)特性。磁場方向?qū)㈦S著
勵磁電流方向而變化,這樣,電弧的旋轉(zhuǎn)方向也將不斷地變
化。電弧的旋轉(zhuǎn)將帶動熔池金屬液的旋轉(zhuǎn),加速金屬液的流
動,而旋轉(zhuǎn)方向的變化導(dǎo)致金屬結(jié)晶前沿的相互交叉,從而使
焊縫外觀呈現(xiàn)間距較小的相互交叉網(wǎng)紋。隨著勵磁電流的增
大,磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷增強(qiáng),熔池金屬流動的機(jī)械慣性加大,這
樣網(wǎng)紋狀的外觀形貌反而減弱。直至消失。
2.2焊縫質(zhì)量
2I2
8、.1氣孔
Q45CrNiMo1VA~20鋼焊接時焊縫內(nèi)部缺陷主要有氣孔、
裂紋、未熔合、未焊透、夾渣等。氣孔和裂紋類缺陷(包括裂
紋和未熔合)在生產(chǎn)中頻繁出現(xiàn),根據(jù)GB/T3323-XX《金
屬熔化焊焊接接頭射線照相》對焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行射線檢測,
結(jié)果見表1和圖4。
表1焊縫內(nèi)部質(zhì)量射線檢測結(jié)果
試樣號勵磁電流,A勵磁頻率,}Iz缺陷及數(shù)量,點質(zhì)量級別,級
CS01001I
CS031.51焊透缺陷Ⅳ
CS04一CS092.5~510I
c101一ci051.5