有限元仿真结合显微组织分析CLAM钢电子束焊缝开裂原因

以焊接模拟软件SYSWELD为平台,采用双椭球+圆锥复合热源模型对100 mm×40 mm×45 mm的低活化马氏体(CLAM)钢对接焊缝进行不同预热温度的电子束焊接模拟研究,并通过对焊缝显微组织观察,对CLAM钢的电子束焊缝开裂问题进行分析研究。仿真分析结果表明:预热温度由20℃升高至400℃时,熔池宽度有增大的趋势,热影响区范围有所增大,温度梯度减小;焊后残余应力从150℃开始减小明显,300℃之后增大明显,焊后残余应力呈先减小后增大趋势,获得最小焊后残余应力的预热温度是200℃;由20℃升高至220℃时,焊后最大变形量波动幅度大,预热温度由230℃升高至400℃时,焊后变形量开始缓慢减小,焊后最大变形量呈波动递减趋势。焊接试验结果表明:在焊缝处不添加任何异种金属塞片时,焊前不预热的情况下容易在焊缝处产生冷裂纹,焊前预热200℃的情况下焊缝无裂纹;在焊缝中间夹GH625镍基塞片时,容易在铁基与镍基的相分界线处开裂,同时镍基焊缝容易产生高温热裂纹;在焊缝中间夹316L不锈钢片时,容易在焊缝中心产生高温热裂纹。