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随着工程机械向高参数化、轻量化、大型化方向的发展,对高强度焊接结构钢板的性能要求也越来越高。在工程机械的主体结构中使用焊接高强度结构钢,对于提高装备的能力和效率,减轻设备自重,降低能耗和原材料消耗,提高工程机械的档次均有重大作用。在这样的市场需求背景下,济钢开发了抗拉强度590MPa和800MPa级低合金高强度钢,焊接技术是其工程应用迫切需要解决的问题。本文采用试验和理论分析相结合的方法深入系统地研究了JB800和JG590钢的焊接技术,获得了工程应用所需的大量技术数据。
本文采用焊接热模拟技术,获得了JBS00和JG590钢模拟焊接热影响区连续冷却组织图(SH-CCT图),系统研究了焊接热循环对热影响区冲击韧性的影响规律,得到了热影响区韧性优化的基础数据。
建立了基于有限元软件SYSWELD的JB800钢T型接头焊接传热数值分析模型,提出了焊接热源模式及边界条件。采用数值模拟技术研究了焊接工艺条件对JB800钢GMAW焊接温度场、焊接热循环的影响规律,得到了大量表征JB800钢HAZ组织、性能的技术数据。利用所建模型,结合JB800钢的SH-CCT图和热模拟试验所获得的技术数据,成功实现了对JB800钢HAZ组织性能的预测。本文建立了JG590钢焊接传热的解析计算模型,该模型适用于不同焊接方法(焊条电弧焊、气体保护焊)和不同接头(对接、角接)形式,获得了大量不同工艺条件下的传热规律,为焊接接头性能的预测和控制奠定了基础。进行了大量焊接工艺试验,验证了上述两个模型的可靠性。
基于JB800钢焊接性的研究,提出了其焊接接头允许的最高硬度为HV400。系统研究了JB800钢CO<,2>气体保护焊的焊接线能量对接头组织、力学性能的影响规律,为焊接工艺设计和优化提供了技术数据。采用计算和试验相结合的方法,研究了JG590钢的焊接性,提出了JG590钢的临界预热温度和临界冷却时间,根据研究结果给出了气体保护焊、埋弧焊焊接材料及焊接工艺设计的原则。