ITA0/Q235 异种金属的等离子焊接工艺研究Study on Plasma Welding Technology of TA0 / Q235 Dissimilar Metals摘 要本课题对 TA0 与 Q235 低碳钢进行里等离子焊接实验，采用熔覆的方法，分析了无中间层与添加中间层的不同条件下，TA0 与 Q235 钢的可焊性，研究了 Cu 作为中间层的情况下，焊接电流以及焊接速度对接头微观组织以及力学性能的影响，并采用ABAQUS 有限元模拟软件对 TA0 与 Q235 两板直接对焊以及添加中间层铜的两种不同情况，进行了温度场与应力场的数值模拟。研究表明：在 Q235 基板上用等离子直接熔覆 TA0 粉末时，两者无法实现可靠的连接，焊缝表面出现明显的裂纹，熔覆层甚至脱落。所以选用铜作中间层，并在铜作中间层的基础上研究最优良的焊接工艺参数。当等离子焊接电流在 90A-100A 之间时，焊缝表面成型良好，无缺陷。当焊接电流在 95A-105A 时，微观组织结合良好，无明显缺陷。随着焊接电流的增大，焊缝的宽度增加，枝晶组织变粗，晶粒尺寸增大。当焊接电流为 100A时，达到了硬度最大值 448HV。拉伸强度最大可达 405MPa。当等离子焊接速度在18cm/min-22cm/min 时，焊缝表面无焊瘤、弧坑等缺陷，成型良好。当焊接速度在16cm/min-20cm/min 时，焊缝的微观组织无不熔合及孔洞缺陷，结合良好。随焊接速度的增大，焊缝宽度变小，晶粒变细。当焊接速度为 18cm/min 时，硬度达到最大值441HV。随着焊接速度的增加，拉伸强度先增大后减小，其中当焊接速度为 20cm/min时，拉伸强度最大为 405MPa。熔覆层钛层中部，组织呈针状、长棒状形态，分布较均匀；铜层中部的显微组织为典型柱状树枝晶，且生长方向趋于垂直于基体表面；热影响区的显微组织出现了粗II大的魏氏体组织和珠光体组织。铜与钢的结合界面出现平面结晶带，钛铜结合界面边界附近区域颗粒的尺寸偏小，但密度较大，外部的颗粒尺寸较大且分布稀疏。通过对模拟温度场发现，等离子焊过程中温度上升、下降的速度非常快。当钛与钢直接对焊时，焊缝温度高达 2200°C，而当有铜做中间层时，温度下降到 1700°C。温度梯度明显减小。对应立场进行模拟发现，焊缝两侧不同金属的应力场分布不均匀。TA0 与 Q235 直接焊接时，应力最大值高达 433MPa，而添加中间层后下降到404MPa，残余应力也由 606MPa 下降到 474MPa。并且添加中间层后，试件的应力分布较直接焊更为均匀，应力梯度也更小。关键词：TA0；Q235 低碳钢；等离子焊接；数值...
