Q345R钢埋弧焊显微组织分析

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1、Q345R钢埋弧焊显微组织分析学院航空航天工程学部专业飞行器制钣制造(钣金与模具）班级94030203学号2009040302091姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年6月摘要采用加电磁搅拌装置，在不同的频率、相同的焊接速度下对Q345R钢进行自动埋弧焊实验。研究了是否加电磁搅拌，以及加电磁搅拌时，在不同的参数下焊接接头的组织和晶粒的细化情况。实验结果表明：在加电磁搅拌装置，频率为4HZ时，焊缝顶端显微组织有明显的细化现象。关键词：埋弧焊；电磁搅拌；细化晶粒；显微组织；焊接接头；Abstract绪论1.1埋

2、弧焊工艺介绍埋弧焊作为最早获得应用的机械化焊接方法，是焊接生产中应用最广泛的工艺方法之一。由于焊接熔深大、生产效率高、机械化程度高，因而特别适合用中厚板长焊缝的焊接。在造船、锅炉与压力容器、化工、桥梁、起重机械、工程机械、冶金机械以及汉阳结构、核电设备等制造中都是主要焊接生产手段。我国焊接设备制造业起步比较晚，20世纪、50、60年代我国重点企业的大型焊接装备大部分靠引进。到了20世纪70年代，国内才组建一批专门生产焊接装备的制造厂。埋弧焊机电源的发展经历了4个阶段：机械调节型电源、磁饱和放大器电源、晶闸管整流电源和

3、IGBT逆变电源。其控制系统的发展也经历了3个阶段：机械控制、分离元件控制、集成电路数字控制或微机控制。目前大容量的数字控制晶闸管整流电源、埋弧焊逆变电源，以其高效节能、良好的动特性和弧焊工艺性能等优点成为常规埋弧焊电源的更新换代产品。随着电力电子技术的发展，埋弧焊设备的电路、器件及其控制技术向集成化、高频化、全控化、电路弱电化、控制数字化以及多功能化的方向发展。在埋弧焊接过程控制方面，微机被广泛运用于弧焊规范参数的控制、焊接工件的自动定位和埋弧焊焊缝自动跟踪、埋弧焊的过程控制以及焊接生产线的自动化，随着埋弧焊工艺的

4、发展，为适应一些特定的焊接要求，派生出了许多新的埋弧焊工艺，如双丝和多丝埋弧焊、窄间隙埋弧焊、带极埋弧焊、添加粉末埋弧焊、添加磁性焊剂埋弧焊等。传统埋弧焊生产中有两种自动调节方法，一是电弧自身调节系统，它采用缓降特性或平硬特性电源配等速送丝系统，通过改变焊丝熔化速度进行调节，该系统主要用于直径为4mm以下细丝埋弧焊接；二是电弧电压反馈变速送丝调节系统，它采用陡降特性或垂降特性电源配变速送丝系统，利用电弧电压反馈改变送丝速度进行调节。目前国内大多数埋弧自动焊机及焊接操作机仍是采用分离元件模拟控制，由于埋弧自动焊动态过程

5、是一个具有高度非线性、时变性及多变量耦合作用的复杂系统。固定的控制模式和控制参数难以保证各种焊接条件下的焊接性能，难以适应整个调节范围内参数的优化。在较强、较弱的焊接规范下，往往焊接性能不理想。微机控制的焊机有以下特点：（1）电源功能拓宽。同一电源采用不同的算法，能很好地实现一机多用。通过灵活地软件编程使电源外特性可获得恒电流特性、恒电压特性、斜率不同的输出外特性和恒功率的任意控制。（2）动特性控制好。借助于PI调节器组成的电子电抗器对焊接过程的短路电流上升率进行控制，从而得到的一个优化范围。（3）操作性好。微机控制

6、的弧焊机通常具有较好的操作界面，根据不同的焊丝直径、焊接的板厚进行焊接参数预置、再现、记忆，监控各焊接参数，根据不同需要变换参数，并且具有数字显示等功能。（4）实现协同控制。根据工件厚度不同，同时按所需的电弧电压、电流送丝速度，甚至电感量的一元化调节，而不必逐个调节这些焊接参数。（5）稳定性好。电源特性由控制算法决定，不会出现因模拟控制中零漂及元件分散性等因素造成性能下调或不一致。（6）工艺程序的控制和焊接故障的诊断。微机控制可以满足各种焊接工艺程序的要求，如提前供气，电流的递增和衰减，并能够对焊接过程的故障进行诊断

7、和报警。（7）易于开发。微机系统采用积木式结构，其开发周期短，开发成本低。纵观当今埋弧焊机的发展趋势，可以归纳如下特点：高精度、高质量、高可靠性；数字化、集成化和智能化控制；大型化、组体化及管控一体化和多功能化。图1埋弧自动焊数字控制器结构1.2电磁搅拌电磁搅拌(electromagneticstirring,EMS)技术是控制金属凝固过程的有效手段,具有广泛的应用背景和深厚的工业基础。1933年,旋转磁场[1](rotatingmagneticfield)开始应用于金属的连续铸造过程,当1971年金属半固态成形工艺

8、在世界范围内大量推广后[2],电磁搅拌技术在制取半固态浆料方面又得到了广泛应用。电磁搅拌通过改变柱状晶生长方向、促进柱状晶向等轴晶转变、细化组织、影响初生相与共晶组织的形貌和尺寸、缩短枝晶臂间距、影响成分均匀性、控制界面形状[3,4]等方式改善铸造凝固组织。从材料学的角度讲,焊接过程实际上是金属材料的熔化和重新凝固的过程,因此电磁搅拌技术对焊缝