【摘 要】
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新型蜂巢结构换热器是清洁、节能生物发酵连续灭菌系统的主要设备,该设备的密封质量直接影响其生产应用。目前新型蜂巢结构换热器的端面主要采用手工焊将蜂巢板连接成整体,以达到密封的效果。采用手工焊时,存在工作强度大、连接效率低、焊道宽,重复加热会造成应力集中,接头质量很难保证。DP-TIG焊是一种基于TIG焊的新型连接技术,具备焊接速度快、接头质量高、焊前无需开坡口及填充金属等优势,应用DP-TIG焊接方
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新型蜂巢结构换热器是清洁、节能生物发酵连续灭菌系统的主要设备,该设备的密封质量直接影响其生产应用。目前新型蜂巢结构换热器的端面主要采用手工焊将蜂巢板连接成整体,以达到密封的效果。采用手工焊时,存在工作强度大、连接效率低、焊道宽,重复加热会造成应力集中,接头质量很难保证。DP-TIG焊是一种基于TIG焊的新型连接技术,具备焊接速度快、接头质量高、焊前无需开坡口及填充金属等优势,应用DP-TIG焊接方法可实现新型蜂巢结构换热器的高效制备。本文选用工业领域中广泛应用的316L不锈钢为研究对象,采用有限元计算与试验相结合的方法,系统研究了 DP-TIG焊接工艺对搭接焊缝形貌、接头微观组织及接头性能的影响。通过探究焊接电流、焊接速度及保护气体类型,设计了 14组试验,使用蔡司光学显微镜和扫描电镜对接头微观组织、元素分布进行分析;采用维氏硬度计、电子万能实验机、电化学腐蚀工作站对接头各区域的显微硬度、接头的拉伸性能及耐腐蚀性能进行测试。主要得出如下结论:（1）搭接工艺参数范围。用于中厚板焊接的DP-TIG焊接方式是可以成功应用于4mm厚316L薄板搭接的,通过使用脉冲电流,DP-TIG焊接时焊接电流在140A-230A,焊接速度在200 mm/min～350mm/min的范围之内,焊缝成型良好。（2）模拟结果分析。DP-TIG焊的温度最高为2341℃,低于手工焊的2840℃。两种焊接方式都在Y向（焊接方向）的残余应力最大,手工焊残余应力约为210MPa,高于DP-TIG焊的180MPa。DP-TIG的焊后变形只有2.1mm,而手工焊的变形有3.6mm,都以角变形为主。从理论上说明DP-TIG焊能够减少热输入且焊后变形量小。（3）接头显微组织分析。316L不锈钢的DP-TIG焊缝的微观组织主要为奥氏体和骨骼状、网格状铁素体组成,焊缝晶粒尺寸随着热输入的增加而增大;着色探伤检测结果显示,316L不锈钢利用DP-TIG焊可以有效避免热裂纹的产生。（4）接头力学性能分析。焊缝区（205.35HV）及热影响区（205.66HV）的平均维氏硬度高于母材（195.81HV）的维氏硬度。当焊接电流是140A、焊接速度达200mm/min、保护气为100%Ar时,接头抗拉强度最高（416MPa）,接头抗拉强度随焊接速度的增大而减小。当电流为170A,焊接速度为350mm/min时,焊缝的耐腐蚀性能最好,此时的耐腐蚀性能较母材下降约18%。
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