異種合金組件焊接應力及變形有限元分析.pdf

1、硬質合金具有高硬度、耐高溫、抗腐蝕、耐磨損性好等優(yōu)點，廣泛應用于閥門、鉆機等的密封裝置、各種金屬切削工具以及制造各種模具、量具和耐磨損機械零件等，并收到了顯著的效果。但由于這些材料塑性、韌性、抗沖擊性都較差，在與其他材料釬焊冷卻過程中常會因材料的性能參數(shù)的不匹配而使接頭處產生相當大的殘余應力變形甚至產生裂紋，對于大面積硬質合金圓環(huán)，釬焊過程中更容易出現(xiàn)裂紋或開裂。為此，對硬質合金與其他材料釬焊后殘余應力大小及分布進行預測具有一定的理論和

2、實際意義。 本論文通過采用Marc非線性有限元軟件，采用熱彈塑性有限元方法，在考慮了材料性能參數(shù)隨溫度變化的情況下，對硬質合金圓環(huán)和鋼體釬焊的接頭區(qū)在冷卻過程中的應力變化、應力分布及裂紋敏感區(qū)等進行了分析。并用微區(qū)X射線衍射法對接頭附近的殘余應力進行了測量以驗證模擬的可靠性。 模擬結果表明：在焊后冷卻過程中產生的軸向應力，周向應力對接頭的強度影響較小，徑向應力是接頭破壞的主要因素。在釬縫與硬質合金一側接觸面上所受到的殘余

3、應力最大，在離硬質合金環(huán)內側0.4mm處徑向拉應力達到最大，在環(huán)內側軸向拉應力最大，在硬質合金環(huán)與釬縫一側接觸面的靠近中心側區(qū)域為最危險區(qū)域。 研究了釬焊接頭形狀、釬縫厚度、緩沖層、釬焊壓力及構件的尺寸對焊后接頭殘余應力的影響，結果表明：在鋼基體表面開工藝槽時，由于槽的拘束作用，焊后的殘余應力與不開工藝槽相比都大大增加，從而對接頭的強度不利；隨著釬縫厚度的增加，焊后的殘余應力逐漸減小，在厚度為120μm時，焊后殘余應力值最小，而

4、后隨著釬縫厚度的增加，應力值又逐漸增大，釬縫厚度存在最佳值；通過添加緩沖層，可以大大的緩解焊后的殘余應力，且緩沖層的厚度存在最佳值。在能保證釬料對硬質合金表面潤濕的前提下，釬料層越薄，對減少焊后殘余應力越有利；在硬質合金上施加一定的壓力，可以有效的降低焊后殘余應力。在一定范圍內增加壓力，焊后殘余應力減小；構件尺寸越大，釬焊面積越大，焊后的殘余應力也越大。 采用美國AST公司生產的X-2001二維應力分析儀對硬質合余圓環(huán)兩側的鋼基