厚板高强钢双面双弧高效焊冷裂机理及预测控制研究

控制焊接冷裂纹和提高焊接效率是厚板高强钢结构制造最为关注的指标之一。本项目试图探索一种双面双弧焊（DSAW）的厚板高强钢高效、不预热焊接新方法。主要研究内容：建立双面双手工电弧焊（DSD-SMAW）、双面双药芯焊丝气体保护焊（DSD-FCAW）和双面双气体保护焊(DSD-GMAW)新方法，探究其热物理特性（电弧形态、熔池流动、氢扩散、温度场、应力场及组织等）；建立适合单双弧焊冷裂纹拘束试验方法，探究DSAW的氢扩散行为及冷裂纹形成机制；建立双弧多道焊热力耦合分析模型，研究弧间距、焊接参数、预热和层间温度等参数对热循环和应力的影响规律；结合Frick氢扩散理论建立扩散氢含量及分布模型；运用粗糙集理论给出基于扩散氢含量、硬度和残余应力等多信息关联的双面双弧焊临界开裂预热/层间温度的知识建模方法和预测模型。为解决厚板高强钢焊接效率和冷裂纹预测控制等难题提供有价值的科学方法和技术实现途径。

通过建立双面双弧焊(DSAW)新方法，获得了DSAW的电弧形态、熔池流动、氢扩散、温度场、应力场及组织等规律；创新设计了大厚板单双弧焊冷裂纹拘束试验方法，探究DSAW的氢扩散行为及冷裂纹形成机制；建立双弧多道焊热力耦合分析模型，研究弧间距、焊接参数、预热和层间温度等参数对热循环和应力的影响规律；构建了双面双弧焊临界开裂预热/层间温度的知识建模方法和预测模型，实现厚板高强钢双弧焊的低预热温度甚至不预热焊接。