硬质合金钎焊接头残余应力分析

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硬质合金具有高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优点,广泛应用于阀门、钻机等的密封装置、各种金属切削工具以及制造各种模具、量具和耐磨损机械零件等,并收到了显著的效果。但由于这些材料塑性、韧性、抗冲击性都较差,在与其他材料钎焊冷却过程中常会因材料的性能参数的不匹配而使接头处产生相当大的残余应力、变形甚至产生裂纹,因此对硬质合金与其他材料钎焊后残余应力大小及其分布进行预测具有一定的理论和现实意义。 本文对焊接过程中的温度场和应力场的基本原理和数值模拟分析方法进行了阐述。在数值模拟计算过程中,采用ANSYS软件的热一结构耦合功能,对使用CuZnMn钎料链接YG8硬质合金与A3钢钎焊接头的残余应力进行研究。通过数值模拟的方法分析了接头硬质合金中残余应力的大小及分布,并研究加压处理对接头残余应力的影响,探索减小残余应力产生的机理。采用有限元方法,分析了在钎焊条件下,接头区硬质合金的焊接应力在室温下的分布状态。结果表明:接头冷却到室温时,硬质合金接头存在很大的应力梯度,其中硬质合金靠近钎缝侧残余应力最大,在硬质合金与钎料一侧接触面靠近焊接边缘区域为危险区域。加压处理结果表明:加压时,残余应力随载荷的增大先减小后增加,接头强度先增大后减小。
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