Q235钢闪光焊温度场分析和焊接接头性能研究

作     者：李海权 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨永强;高世一

授予年度：2012年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：闪光焊 有限元分析 温度场 接头质量 显微组织 

摘      要：闪光焊作为一种可靠的固相连接方法，具有接头质量良好、力学性能接近母材、便于自动化控制的诸多优点，在轨道交通、管道、建筑等行业有着广泛的应用。影响闪光焊接头性能的最主要因素包括焊缝区域的温度场分布、闪光顶锻的工艺参数和焊缝区域出现的缺陷组织。焊缝区域的组织缺陷是前两者综合作用的结果。因此研究闪光焊温度场分布对于提高接头性能，避免焊缝组织缺陷具有重要的意义。 本文使用有限元软件通过建立焊接过程中的热电耦合模型，对Q235钢闪光焊闪光阶段焊件温度场分布进行了分析，计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响，解决了闪光时物质烧损问题，得出焊接过程中温度随时间的变化规律，以及沿焊件轴向、径向上温度场的温度分布特点;并采用红外图像实时测温实验验证，结果表明：测量结果和计算结果基本吻合，较准确的反映了Q235钢闪光焊实际过程。 分析了Q235钢闪光焊焊件接头性能：焊接接头的平均抗拉强度高于母材，而塑性韧性较母材差。焊件内部各点的热循环曲线导致各区域晶粒差别，焊接接头沿轴向晶粒逐渐增大。显微硬度测试表明接头焊缝区与热影响区的显微硬度均高于母材，焊缝区的显微硬度值最大。焊接头组织形态主要为铁素体和珠光体，中间组织随轴向距离的增大而增加。在热影响区中，沿轴线方向随着离熔合线距离的增加，热影响区中的珠光体的数量逐渐减少，且分布有网状魏氏体组织，降低了焊接接头的塑性和韧性。