探析热作模具钢材料焊接试样性能如何受电脉冲

第一章 绪论

1.1 选题意义
当今激烈的机械制造市场竞争中，模具在各种产品的生产过程中所起到的作用越来越突出，由于模具的质量将直接决定着产品工艺性能及使用寿命，因此人们不断寻求更好的处理手段以提高模具的性能。而模具钢作为制作模具的基础材料成为人们研究的重点，人们希望通过对模具钢采取合适的处理手段获得能够满足不同使用条件的模具。从 2005 年到 2011 年这几年内模具制造业的发展情况可以看到，我模具毕业论文国模具行业的发展速度已经由 2005 年的年增长 16%到现在的年增长 30%，我国模具产量在世界所占的比重也攀升至 43%，这一现状直接导致模具钢的需求量逐年增多。改革开放以后，我国模具钢的制造技术逐渐从过去的效仿国外发展到如今的自主研发，在保证质量的同时，产量数控毕业论文也升至世界首位[1]。但是与世界先进的模具制造技术相比，我国的模具制造技术仍然比较落后。具体表现在我国自主研发的模具钢的种类甚少，低档次的模具钢在其中占有很大的比例，所以大多数模具制造业依然使用进口的高档次模具钢；国产模具钢的质量和性能在一定程度上受到生产设备和工艺的制约，特别是后续处理工艺不能满足高性能模具的要求；我国现行的模具钢标准也比较落后，与相同档次的进口模具钢相比仍处于下风；另外，国产模具钢的成分纯净程度和组织均匀程度上与进口模具钢仍存在一定的差距，导致国产模具钢寿命明显低于进口模具钢。以常用的 D2 和 SKD11 模具钢为例，国产的这两种模具钢的售价分别约为 2.8 机电毕业论文万元/吨和 2.5 万元/吨，而进口的价格则高达 7 万元/吨和 6 万元/吨[2]，可见，由于工业技术水平的不同所导致的国内外同种模具钢价格上的巨大差异。

第二章 试验材料、设备及试验方案

2.1 试验材料
本文中焊接试验所采用的材料为新型热作模具钢，英文名称为 High ChromiumHot Working Die Steel(HHD)，其化学成分和质量百分比如表 2.1 所示，制作药芯焊丝所用原材料的化学成分和质量百分比如表 2.2 所示[36]。

2.2 试验设备
电火花线切割机(DKM200)、台式砂轮机(MD3215)、IGBT 控制交/直流 TIG 弧焊电源(YC—500WX)、金相试样抛光机(PG—2)、数显微硬度计(HV—1000)、金相显微镜(MM—2)、体式显微镜(XTS—30)、电解腐蚀仪、X 射线能谱分析仪(EDS—2100)、箱式电阻炉(SX2)、扫描式电子显微镜(JSM—6010)、力学拉伸试验机(MTS—810)。

第二章 试验材料、设备....................................13
2.1 试验材料........................................................... 13
2.2 试验设备............................................ 13
2.3 试验方案.................................................... 14
第三章 调质处理对 HHD 钢 TIG 焊................................21
3.1 HHD 钢 TIG 焊焊接接头........................................ 21
3.2 调质处理对 HHD 钢 TIG 焊焊接.................................. 23
3.2.1 合金元素在 HHD 钢....................................... 23
第四章 脉冲时间对 HHD 钢 TIG 焊................................. 35
4.1 脉冲时间对 HHD 钢 TIG 焊焊.................................. 35
4.1.1 脉冲时间对母材组织的.................................. 35
4.1.2 脉冲时间对热影响区.................................. 36
4.1.3 脉冲时间对熔合区.............................. 37
4.1.4 脉冲时间对堆焊层................................ 38
4.2 脉冲时间对 HHD 钢 TIG 焊焊接接.................................... 41

第五章 结论

本文采用药芯焊丝钨极氩弧焊(TIG)对 HHD 钢进行焊接试验，以焊接接头为研究对象，研究热处理工艺和电脉冲处理工艺下焊接接头组织及性能的变化规律，分析脉冲电流作用下焊缝裂纹的愈合机理。得出以下结论：
(1) HHD 钢焊接接头经调质处理后，焊缝中的大块铁素体消失，贝氏体的形态由粒状转变为针状；熔合区粗大的魏氏组织消失，转变成相对细小的珠光体和铁素体的混合组织；热影响区的马氏体转变成渗碳体；母材区域的渗碳体发生球化，与焊态时的母材组织相比，球化后的组织更为细小、均匀。
(2) 电脉冲处理能既能促进再结晶形核又能抑制晶核的长大，并促使焊缝裂纹出现不同程度的愈合，在一定范围内，脉冲时间越长，愈合效果越明显。当电压为 5V，脉冲时间 460ms 时，HHD 钢焊缝裂纹达到最佳愈合佳效果。
(3) 电脉冲处理能够提高 HHD 钢焊接接头的硬度和抗拉强度，脉冲时间 460ms时，HHD 钢焊接接头的硬度提高 10%，抗拉强度提高 25%。
(4) HHD 钢焊缝裂纹的愈合是由于脉冲电流在裂纹尖端产生绕流，并伴随较大的热压应力，裂纹边缘接近熔化的金属在热压应力的作用下，相互靠近，最终形成原子键结合，完成裂纹愈合。