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电力电气sa106b无缝钢管熔池形貌及形成机理

电力电气sa106b无缝钢管熔池形貌及形成机理

  • 所属:SA106B无缝钢管
  • 时间:2019-07-02 17:27:17
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以铝代替sa106b无缝钢管不仅可以节省成本、减轻重量,电力电气sa106b无缝钢管熔池形貌及形成机理 sa106b无缝钢管—铝异种金属激光焊熔池流体动力学模拟与焊缝组织特征研究 sa106b无缝钢管、铝在电子及电力电气等方面应用广泛。而且可以优化制造工艺。sa106b无缝钢管和铝的连接是实现这一目标的重要途径。然而,sa106b无缝钢管和铝在热物理性能方面存在较大差异,sa106b无缝钢管-铝熔化混合时易形成脆硬的金属间化合物。激光焊接冷却速度快,热影响区小,适合于异种金属的连接。尽管如此,sa106b无缝钢管-铝异种金属搭接激光焊熔池温度分布、流体流动、成分分布、熔池形貌及形成机理,不同焊接条件下的微观组织特征及其对接头剪切性能的影响尚待深入研究。本文采用计算流体动力学(CFDComputFluidDynam方法研究了熔池特征,模拟了sa106b无缝钢管-铝搭接激光焊熔池温度场、流体流动、成分分布、熔池形貌和sa106b无缝钢管-铝过渡层形成机理。熔化和凝固采用Enthalpy-Poros模型,而不是采用显式跟踪固液界面前沿的方法,节省了计算时间。通过模拟两种搭接结构(sa106b无缝钢管上铝下和铝上sa106b无缝钢管下)温度场、熔池流动场和熔池形貌来研究这两种搭接结构的熔池形貌、流体流动等熔池特征,分析其可焊性,并与试验结果对比。采用SEMEDS研究焊缝微观组织特征及成分分布,以及激光功率和焊接速度对焊缝微观组织、晶粒尺寸的影响。拉伸剪切断口SEMEDS分析sa106b无缝钢管-铝搭接接头的断裂部位和断裂形式,研究微观组织对焊接接头剪切性能的影响。研究结果表明:sa106b无缝钢管上铝下搭接焊时,sa106b无缝钢管和铝熔合区液态金属在流体流动和热传导的作用下,形成“山丘”状sa106b无缝钢管-铝过渡层和“碗”状熔合区,

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sa106b无缝钢管和铝上表面熔合区宽度分别大于它下表面熔合区宽度;铝上sa106b无缝钢管下搭接激光热导焊时,铝板熔池较宽,sa106b无缝钢管板仅上表面发生少部分熔化,铝管且在sa106b无缝钢管-铝界面处熔池液态金属流速几乎为零,sa106b无缝钢管-铝难以混合形成焊缝。sa106b无缝钢管-铝过渡层凝固温度区间的平均冷却速度随激光功率的增加而降低,随焊接速度的增加而升高。熔池液态金属的流速和过渡层的宽度随激光功率的增加而增大,随焊接速度的增加而减小。sa106b无缝钢管上铝下搭接激光焊时,焊缝区由sa106b无缝钢管侧熔化区,铝侧熔化区和sa106b无缝钢管-铝过渡层组成。sa106b无缝钢管侧和铝侧熔化区无明显的组织形貌特征,而sa106b无缝钢管-铝过渡层由组织形态和成分不同的区域组成,其中sa106b无缝钢管-铝过渡层是接头力学性能的薄弱区。sa106b无缝钢管-铝激光焊过程加热和冷却速度快,熔池形成了较高的温度梯度和成份梯度,导致sa106b无缝钢管-铝过渡层形成了组织形貌和成分不同的区域。sa106b无缝钢管-铝过渡层由平行排列的板条状过共晶组织区、过共晶组织与共晶组织混合区(简称混合区)片层状的共晶区以及枝晶状的亚共晶区组成。焊接速度100mm/恒定,激光功率由1450W增加至1850W时,接头剪切断裂在枝晶状亚共晶区,接头最大剪切力随一次枝晶间距的增大而降低,一次枝晶间距随着激光功率的增加而增大。激光功率1650W不变,焊接速度由125mm/增加至155mm/时,接头剪切断裂在混合区,试件承受的最大剪切力随混合区宽度的减小而增大,焊接速度增加时,混合区宽度变窄,同时组织形态由胞状向板条状转变。


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