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不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-01-24  浏览次数:38 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网资讯部获悉:焊接凝固裂纹的产生区域是熔池尾,这个区域比较窄小,温度高,冷却速度快,而且熔池区固液共存区固

  中华不锈钢网资讯部获悉:焊接凝固裂纹的产生区域是熔池尾,这个区域比较窄小,温度高,冷却速度快,而且熔池区固液共存区固相区个力学不连续区域相互为邻,因此热力条件极为复杂。文献3对不锈钢3防316及3防310材料的温度场进行了分析与计算。文献4建立了不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场的数值模拟模型,本文将在此基础上进行应力应变场的计篦以确定凝固裂纹的驱动力。
  
  1焊接应力应变场的计算及结果处理焊接应力应变场的计算需采用温度场的结果,因此进行数值计算时,时间步长网格划分是相同单元再生的网格2考虑到构件的对称性采用1狐分析软件通过计算可获得如下数据节点位移值单元内各积分点的应力值总应变值热应变值和塑性应变值。本文采用96语言设计了数据获取程序并米用,10,1软件绘制成曲线。在计算结果中,总应变包括热应变弹性应变和塑性应变。由总应变减去热应变则获得弹性应变和塑性应变的和即机械应变。3给出的是焊接过程中焊缝中心线的应力分布。
  
  要提高材料切削性能,就要进步增加钢中硫含量,但如进步提高钢中硫含量,除增加钢中硫回收率控制的难度外,更将影响材料的热加工性能热脆现象,般不锈钢硫控制,35,锻乳极砧产生裂纹。生产难度增大,成村率较低上海市新产品等奖,本篇就采用电弧炉电渣重烙冶炼工艺。以改善钢中硫化物夹杂形貌特征及降低夹杂级别,从而提高材料热加工塑性,保证了切削性能的结果,进行分析讨论。
  
  2试验方法2.1高硫珞切削不铸钢成分设计本所研制的高硫易切削钢30的化学成分是在188型奥氏体不锈钢基础上,添加较多硫元素,并参照国外易切削不锈钢标准设计,实际硫含量为0.250.30,具体成分1.热上海钢研所根据现有装备条件,采用电弧炉加工和切削试验都与电炉冶炼的18831和18 +电渣重熔冶炼工艺试验生产高硫易切削不锈832含硫易切削钢作对比,18831含3为钢,获得生产成本较低硫回收稳定的结果,且0.06ㄇ,较大改善了材料热加工塑性,提高了成材率,在较短时间内成功地开发了市场急需的硫易切削不锈钢丝303,产品质量较为稳定,切削性能符合要求。19981999两年中,共销售60余销售产值达240余万元,该产品荣获1999年化学元素元素含量2.22工艺流程31电弧炉冶电渣重熔,1320电渣锭31蒸汽锤开坯5,方坯750空气锤220轧机相。51同涪处理酸洗4焊接多道拉拔退火成品包装检验过磅入库。
  
  2.3冶炼工艺及硫物形貌夹杂检验公称31电弧炉采用返回吹氧法,原料为阳返回料微碳铬铁等,加入石英砂造弱酸性淹,加硫化铁增硫。出钢浇成长6寸钢锭作电渣棒。
  
  把3根方锭焊接成根电渣棒,电渣采用元弱碱性渣亦2人1203制80分别在电渣棒和重熔锭上取样,做金相和电寸朱针分析,在令25热乳叫棒上进步作硫化物氧化物硅酸盐夹杂对比。
  
  2.4切削性能比较试验为0.09电炉钢切削性能比较。
  
  303厂作同状态下的切削试验。在型号630台式床1.用白钢刀车速为16,171.观察车屑形状。
  
  3试验结果和讨论31电渣前后钢中硫化物分布和形貌比较分别在电炉锭电渣棒和电渣锭上取样进行硫印试验。硫印试验12,从1可电炉钢的硫印照片中斑点粗不均匀色深,2中电渣钢硫印均匀颜色浅。可经过电渣后,硫化物在钢淀中分尔均匀。颗粒细密。火大改善了原始电弧炉钢中硫化物的偏析状况。
  
  中华不锈钢网资讯部获悉:金相试样放大500倍。在电子显微镜下观察硫化物在晶界分布状况和硫化物形貌3 4,观察到电炉冶炼铸锭中硫化物呈链状沿晶界分布。屯渣锭中硫化物在晶界球状或代晶式鱼骨状分布。两者典型硫化物存在明显差异。303村料通过屯济屯熔工艺。铸态硫化物形貌有了明显改变。
  
  电渣后铸态硫化物晶界分布将以两种硫化物在161电子探针仪进行扫描。兀素和,1元素射线电像两者七海金属能吻合,定性为肘16,基本上无68存在,和力强,当恤值,河,与3就易生成施3,热裂倾向。
  
  硫化物氧化物硅酸盐夹杂的比较303炉号02467相同+25热乳圆棒上取样进行金相分析。发现188硫化物又细又长,且量较多,但粗系硫化物出现视场数多,硅酸盐量多;30仆硫化物又细,奴,砧也较多,但粗系出现视场极少,硅酸,玷极少,将18浴2303和进口料,303夹杂物评定结果列于2.
  
  电渣淀诗态81元素射线电子像硫化物氧化铝硅酸盐球状氧化物细粗从中可,303比18852粗系夹杂物明显少,而与进口料夹杂级别基本相当。由于电弧炉冶炼含硫不钱钢,5圮在酸性淹下加入。人3此钢渣不易分离。加上钢液中硫含景高。致钢水张力小,济广4卷入钢液,经采用电,重熔精炼工艺后非金屈夹杂得到有效去除工塑性比较832的热加工性能好。生产实践发现含硫为。25的3电,锭在锻轧过程热加工塑件1比含硫低的18882含30.09电炉钢为好,热轧过程开花头子数量减少,基本消除了微型裂303经过电渣重熔,由于铸锭的结晶速度快,使元素和夹杂在液相中的扩散受到抑制,从而减少合金成分及夹杂物的偏析聚集,消除了呈链状分布的夹杂物,同时硫化物颗粒细小,分布均习。硅酸盐和氧化物夹杂清均减少而汕常夹杂物分布均匀颗粒细小及数量少对热加工都是有利的,硫在钢中若以3形式存在,则3与,6会形成低培点约985共晶体,分布于晶界上,当钢加热到10001200,锻造时,会因共晶恪化而广生沿界断裂,引起热脱。由试验钢种有较高比值硫基本上以施名形式存在,降低了热脆倾向,使得在1200±的热加工能顺利进行,同时由于电渣重熔工艺的特点,电渣锭可得到较细的等轴晶及轴向成巧夹角的柱状晶,也改善了铸锭的热加工性能。
  
  3.433与888885切削性能的比较切削试验的车屑实物照片7中观察到3断屑呈粗长带圈状,30车削呈短细断屑。由此可,303钢的切削性能最好,能满足高速车削的要求。实际使用中用户也普遍反映含硫。25±的303钢切削性能和后的光洁役进料相当。
  
  4结语采用电弧炉+屯淹重熔冶炼工艺产高硫0.250.30易切削不锈钢303厂可大大减少硫在钢中的偏析和改善铸态硫化物形貌特征,硫化物分布细小均匀,氧化物和硅酸盐夹杂级别降低达到既提高易切削儿尜硫的含量。又改善钢的热加工塑性,减少热脆开裂现象的目后,易切削不锈钢的切削性能有明显提高,可适应高速切削的需要。
  
  魏艳红,等刊娜旱接凝!裂纹应力应变场数,拟结果分析3防310焊接过程中焊缝中心线的应力从3可以看出,溶池部分的应力为零,熔池前端承受较大的压应力,爪应力区域的前端则是较大后面为4鞍形的拉伸应力区,而起弧处附近是历。缩应力区,4为焊中心线机械应变随位贤变化曲线。
  
  可以看出,焊接熔池尾部段区域的拉伸应变提高速度很快,而该处此时正处于高温区间即脆性温度区间。金属的塑性很低。凝古裂纹般发生在这2焊接熔池变形对应力应变的影响前已述及文献4液态金屈只能承受很小应力,但在较小应力作用可发。流动成变形。巾于电弧前沿金,加热熔化和降温凝同的性质焊缝金属熔化或凝固,在,液界面可以消除金属的原,应力和应变。使重新凝固后的同态金属变成无应力应变状态,如果在建立应力应变本构方程及,限元计算时,把焊接恪池与它外部的态金属肴成连续的防体。那么讣算后就会在熔池内部产生些塑性应变。由于焊接熔池是个伪固态金属,为了满足焊接熔池的变形和周围同态金屈的致性。烙池恪池的性质相矛质。因此积累在烙池中的仝部应力应变应该被消除掉。
  
  为解决这柯。本文采用了单兀再生方法进行处理。当单元的温度加热到超过固液区上限温度时,把它从有限单元模型中除掉,而当温度冷却到固液区上限温度后又把它加回到模型中去,当单元加叫到模彻中,假设单儿被退火即没,仟何形变。
  
  由十焊接熔池是个连续运动的过程。单元的除去与加入也是个连续动态过程。通过程序设计对单兀再生实现动处理。5为计算结果。
  
  叮当没,采用单元再生方法,熔池内有较大的压应力,这是由于把焊接构件当作了连续的固体而没有考虑熔池液体金属作用的原故。当采用单元再生方法后,焊接熔池中的压应力得到了完全消除。
  
  3熔池凝固收缩对应力应变的影响心线的应变发展曲线。
  
  呕域。
  
  接时不出现焊接凝固裂纹的工艺条件。从而对焊接生产具有指导作用。
  
  中华不锈钢网资讯部获悉:事焊接工程应用软件的开发计算机数值模拟及材料焊接性研宄工作。获省部级科技成果等奖1项;发有重要影响的论文30余篇;参加编制科技著作与教材4册。所开发的焊接工程应用软件己经商品化。并在甘肃玉门油田华北油田大庆油田上海宝钢哈尔滨锅炉有限责任公司等单位投入使用。目前正在从事国家攀登B计划预选项目子项目焊接凝固裂纹数值模拟工作。馆池内的变形凝固收缩等因素对熔池尾部的应力应变发展变化有较大影响。
  
  因此建立凝固裂纹计算模型时应考虑这些闪素。
  
  通过程序设计。在计箅结果中提取;1了与焊接凝固开裂有关的机械应变并把机械应变随时间变化的关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线,从而可获得凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹的预测创造了条件。
  
  不锈钢凝固裂纹温度场的数值模拟刀。焊接学报,4刘仁培,等。不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟模型的3张海洲。不锈钢焊接凝固裂纹驱动力数值模拟哈尔滨哈尔滨工业大学,199可,考虑凝固收缩比不考虑凝固收缩时溶池尾部的机械应变要大得多,这说明了计算过程考虑凝固收缩的重要性。在实际焊接过程中发现凝固裂纹极易在火处产生,这丈际上主要处焊缝金4的凝固收缩造成的,4焊接凝固裂纹开裂倾向预测凝固裂纹驱动力曲线是横向机械拉伸应变随温度变化的函数,它可把前面各种情况下计算得出的机械应变随位聊变化的函数曲线通过处理后得封具体处理方法7所小,线,该曲线给出了温度与时间的关系。715为机械应变随时间变化的曲线,通过转换曲线斜率为1线。8是通过转换处理后得到的结果例。中华不锈钢网资讯部获悉

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