论文部分内容阅读
目前,仅单一研究塑性变形或较大塑性变形量对紫铜焊缝组织和性能影响的相关研究尚未见报道。因此,为了探究焊缝塑性变形对紫铜焊接接头性能的影响,同时可通过塑性变形消除焊缝余高及其产生的应力集中以及压实焊缝起焊端和终焊端的气孔焊接缺陷,本论文研究了采用手工锤击和液压机压制产生10%塑性变形量对紫铜气体保护焊焊接接头的组织、静拉伸、硬度和高周疲劳性能的影响。研究结果表明,紫铜母材为α单相组织,有很多孪晶；焊缝为铸态组织,以柱状晶为主,有少量等轴晶。研究结果表明,焊缝在高应变速率下易产生滑移带和变形孪晶。锤击外力作用迅速,应变速率大,焊缝表面晶粒变形严重,产生很多滑移带和变形孪晶,表面以下组织也产生少量变形孪晶；压制施力均匀,应变速率小,焊缝表面晶粒被压实,组织无明显变化。研究结果表明,焊缝塑性变形可在一定程度上提高焊接接头的拉伸性能和硬度。三种焊接接头和紫铜母材的抗拉强度依次为199MPa、202.5MPa、207.5MPa、207.5MPa,两种塑性变形焊接接头的抗拉强度较焊态分别提高1.76%、4.27%；屈服强度在54～61MPa之间；延伸率和断面收缩率则因断裂位置和组织的不同而未呈明显规律性。拉伸断口形貌分析表明,焊缝塑性较母材好,锤击塑性变形后的热影响区塑性较差。两种塑性变形焊接接头垂直焊缝中心和沿着焊缝中心的硬度值均较焊态焊接接头得到提高；三种焊接接头焊缝中心处的硬度值最高；锤击焊缝产生的滑移带和变形孪晶的硬度平均值分别达到149.38HV、157.33HV。研究结果表明,与焊态焊接接头相比,压制塑性变形焊接接头的疲劳性能提高,锤击焊接接头的疲劳性能下降。按最小二乘法拟合,对应于50%存活率下的焊态和压制焊接接头的疲劳强度不符合要求。在名义应力S-N曲线中,应力幅高于40.71MPa时,压制焊接接头的疲劳性能优于紫铜母材；应力幅低于40.71MPa时,压制焊接接头的疲劳性能不及紫铜母材。研究结果表明,疲劳断口宏观形貌观察到裂纹源、扩展区和瞬断区。裂纹源在表面处产生；扩展区形貌既观察到沿晶断裂特征,也观察到穿晶断裂特征,以及疲劳辉纹和二次裂纹；瞬断区形貌无明显特征。综上,液压机压制产生10%塑性变形量用于提高紫铜气体保护焊焊接接头的静拉伸、硬度和高周疲劳性能,消除焊缝余高及其产生的应力集中,压实焊缝起焊端和终焊端的气孔焊接缺陷是可行的。为高效、优质生产紫铜结晶器提供了指导。