环形结构激光焊接凝固热裂纹的实验研究和数值模拟

• 作者: 山本元道 温鹏 获崎贤二
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 激光焊接 凝固热裂纹 环形结构 晶粒尺寸 数值模拟
• 年，卷（期）: 2011,（10）
• 页码范围: 1241-1245
• 页数: 5页
• 分类号: TG456.7
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1037.2011.00174

摘要

以激光焊接平面环形结构时,在首尾段重叠焊接部分发生的凝固热裂纹为例,采用实验和数值模拟相结合的手段,从冶金和力学2个方面综合研究了环形焊缝凝固热裂纹的发生机理.对凝固热裂纹附近的微观组织进行观察,并用电子背散射衍射对裂纹附近晶粒尺寸进行测量,发现重叠焊缝中心部位晶粒粗大,而粗大晶粒导致焊缝金属凝固时韧性下降.利用有限元数值模拟对平面环形结构激光焊接过程的温度场和应变场进行计算,与单道焊接相比,重叠焊接的焊缝金属在凝固温度区间内冷却速率较低,应变随温度的变化速率较低,产生热裂纹的力学驱动力相应较弱.因此,重叠焊接部分晶粒粗大化导致的低韧性是平面环形激光焊缝凝固热裂纹发生的主要原因.