超声波冲击处理消除16MnR焊件残余应力的研究

论文摘要

我国是焊接结构生产大国,随着国民经济的发展,对焊接结构件的质量要求越来越高,焊后降低和消除焊接残余应力的方法越来越受到重视。超声波冲击处理是一种近年来新发展起来的具有低能耗的焊后处理消应力技术。本文以压力容器及车辆制造行业广泛应用的16MnR低合金钢为研究对象,采用MAG焊接方法制备了平板对接焊接工艺试板,分别对其进行超声波冲击处理和低温退火热处理,并采用盲孔法测量原始焊态、超声波冲击处理后和低温退火热处理后焊接试板的残余应力,系统研究了超声波冲击处理消除焊接残余应力的基本规律和特点,并探讨了超声波冲击处理对焊缝组织性能的影响。研究结果表明超声波冲击处理可以显著降低焊接残余应力,把焊缝附近表层残余拉应力全部转化为有利的压应力,远离焊缝的压应力区仍为压应力;超声冲击处理对焊态16MnR钢试件中焊缝附近存在的高值双向残余拉应力消除效果均十分显著,可使焊件冲击部位表层双轴拉应力场转变为双向压应力场;超声波冲击只能对一定深度的表层金属产生作用,表层残余应力消除效果显著,在板厚方向距离表层越远残余应力消除效果越弱;超声冲击处理能够细化焊缝表层金属晶粒,并均化组织。在生产实践中,超声波冲击这种消除应力的方法已经开始得到应用,随着理论研究的不断深入,其必然拥有更加广阔的发展前景。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 焊接残余应力的概念、产生原因和对焊接结构的影响
• 1.2.1 焊接残余应力的概念
• 1.2.2 焊接残余应力的产生原因
• 1.2.3 焊接残余应力对焊接结构的影响
• 1.3 消除焊接残余应力传统方法的研究成果
• 1.3.1 机械拉伸法
• 1.3.2 爆炸法
• 1.3.3 热处理法
• 1.3.4 振动时效法
• 1.4 超声波冲击消除焊接残余应力的方法研究进展
• 1.4.1 超声波冲击技术的发展历史
• 1.4.2 国内外发展概述
• 1.5 研究内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料制备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试样制备
• 2.2 超声波冲击试验
• 2.2.1 超声波冲击试验装置及设备
• 2.2.2 超声波冲击试验原理
• 2.2.3 超声波冲击处理工艺
• 2.2.3 焊接试件的冲击处理方案
• 2.3 焊接残余应力的测定试验
• 2.3.1 盲孔法测量焊接残余应力的基本原理
• 2.3.2 盲孔法测量焊接残余应力的基本步骤
• 第3章 试验结果及分析
• 3.1 超声波冲击消除平面应力状态下双向残余应力
• 3.1.1 超声波冲击消除焊缝区焊接残余应力效果分析
• 3.1.2 超声波冲击对压应力区残余应力的影响
• 3.1.3 超声波冲击消除焊接残余应力的机理分析
• 3.2 超声波冲击对焊接残余应力分布规律的影响
• 3.3 超声波冲击法的表面性
• 3.4 超声冲击与热处理法消除残余应力的对比分析
• 第4章 超声波冲击细化晶粒的研究
• 4.1 超声波冲击细化晶粒的现象
• 4.2 超声波冲击细化晶粒的机理分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT