重载铁路钢轨焊接接头磨耗特征研究

本文对重载线路钢轨焊接接头与母材相对磨耗进行了测量与分析,测量结果分析表明,热处理钢轨焊接接头相对磨耗明显大于热轧钢轨,且钢轨强度越高,磨耗越严重;铝热焊接头磨耗明显大于闪光焊.影响焊接接头不均匀磨耗的主要因素是接头部位的硬度;对接头磨耗与硬度关系的分析表明,钢轨焊接接头(含软化区)平均硬度与母材接近相等时,接头与母材磨耗量也大致相当,此时,接头热处理区(或焊缝及热影响区)硬度约为母材的1.05倍.建议在重载铁路条件下,对于高强度热处理钢轨的焊接应分情况处理:铝热焊应进一步提高焊缝硬度,闪光焊应进一步优化接头热处理工艺.     

铁路货车制动主管焊缝裂纹及焊接工艺研究

对DN32主管裂纹进行焊缝接头宏观、微观分析,确定了焊缝裂纹主要由于焊枪与管件角度、位置不合理,导致焊缝在接头体一侧存在熔合不良,进而导致裂纹产生。3种工艺参数的对比试验表明,采用合理的焊接热输入、焊枪倾角、组装间隙控制措施可以有效解决DN32主管接头体熔合不良问题。微观组织分析显示,焊缝接头的母材区、热影响区、焊缝区为典型的奥氏体+铁素体组织,焊缝凝固模式为FA。焊缝接头硬度检测表明焊接区域无硬化倾向。经过运用,DN32主管接头未出现类似问题。     

Q500qE高性能桥梁钢断裂韧性CTOD试验研究

针对不同厚度规格的Q500q E高性能桥梁钢母材和焊接接头,在不同温度条件下进行了断裂韧性CTOD试验,旨在系统研究Q500q E高性能桥梁钢母材及其焊接接头的断裂抗力随温度的变化规律。试验结果表明:随着温度的降低,32和44 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性变化不大,但60 mm板厚Q500q E母材的断裂韧性在温度降至-40℃以下后,有较大幅度的降低;各种板厚的Q500q E焊缝的断裂韧性都比母材低;随着温度的下降,Q500q E焊缝的断裂韧性大幅降低,特别是44和60 mm板厚Q500q E焊缝。说明Q500q E焊缝的抗断性能,尤其是低温抗断性能比母材要差很多。评定结果表明:除60 mm板厚Q500q E母材-50℃时的CTOD值外,其它各种板厚Q500q E母材的CTOD值均在失效评定曲线FAD图的可接受区域内,其断裂韧性值是合格的;32,44,60 mm板厚的Q500q E焊缝,仅有常温及32 mm板厚在-20℃的断裂韧性是合格的,与母材相比,Q500q E焊缝的低温抗断性能较差。所以,对于Q500q E高性能桥梁钢需要进一步加强对焊缝性能的改善研究。     

16MnDR钢中厚板激光-电弧复合焊接工艺研究

文章设计实验研究了12 mm厚16Mn DR钢板对接接头不同钝边尺寸条件下的激光-电弧复合焊接工艺,观察分析了不同打底方式下的焊缝微观组织,并测量了不同打底方式下焊缝的显微硬度。结果表明,在合适的焊接工艺条件下,能够获得成形良好的焊接接头,且与单激光自熔打底焊相比,激光-电弧复合焊硬度梯度小,焊接效率高。与传统弧焊工艺相比,激光-电弧复合焊的线能量降低39%,焊丝消耗量减少了76%,焊接效率提高220%,具有明显优势。     

轨道车辆碳钢车体长直结构激光-MAG复合焊接工艺

文章设计试验研究了轨道车辆碳钢车体长直结构用激光-MAG复合焊接工艺，观察分析了与传统MAG填丝焊接下的焊缝微观组织，并测量了焊缝的显微硬度。结果表明，激光-MAG复合焊与传统MAG填丝焊接工艺相比，具有线能量较低，焊丝消耗较少，焊接效率较高，焊接变形较小；焊缝组织相对细小，硬度明显升高，硬度梯度大，更适用于长直焊缝以及装配精度易于控制的产品焊接等特点。     

钢轨焊接生产过程中马氏体组织的产生与预防控制

以太原铁路局湖东钢轨焊接整修基地U75V钢轨焊接生产过程为基础,对比分析了马氏体、珠光体组织的性能与区别,以及U75V钢轨母材与钢轨焊缝中马氏体组织的出现对钢轨性能的影响,通过分析U75V钢轨焊接过程中影响钢轨母材与接头组织中马氏体的产生方式和诱导其转变的因素,相应地制定了有效的控制措施,为长钢轨的焊接生产质量控制提供了保障。     

钢结构厚板对接焊缝低温冲击韧性试验研究

目前,国内建筑物在不断地超高层化以及超大型化,使得钢结构厚板的应用越来越广泛。厚度增大导致焊缝焊接热影响增大,同时焊缝的缺陷敏感性也相对更加显著,这些因素使得钢厚板焊缝韧性性能变差,特别是在低温环境中更加明显。因此,有必要研究钢厚板对接焊缝的低温冲击韧性。对150 mm厚钢板对接焊缝进行了低温下的冲击韧性试验研究,结果显示焊缝区和热影响区的冲击韧性均随温度降低而降低,而且热影响区的冲击韧性沿板厚度方向随表面到中心的位置变化而降低,这和母材的规律一致,但数值相对母材有所降低。同时,利用Boltzm ann函数对试验结果进行拟合分析,得到其韧脆转变温度及变化规律。试验结果表明:钢结构特厚板对接焊缝有较明显的低温脆性特征,要引起足够重视。     

14MnNbq,16Mnq钢及其焊接冲击韧性CVN试验研究

为全面了解铁路钢桥用材料的冲击韧性,对常用桥梁钢14MnNbq和16Mnq钢各种板厚的母材以及焊缝、熔合线试样进行系列温度冲击试验。对702个CVN冲击试验数据应用对数数学分析模型进行回归,得到桥梁钢和焊缝的通用计算表达式。研究结果表明:两种钢材的冲击韧性为三个区域带,即14MnNbq钢母材、14MnNbq钢焊缝和熔合线、16Mnq母材和焊缝;三个带的转脆起始温度依次为-30℃,-10℃和10℃;冲击功上台阶依次约为200J,150J和100J。     

球墨铸铁QT500-7电弧冷焊工艺研究

利用火焰喷焊和手工涂敷两种方法在球墨铸铁表面预置镍基合金过渡层,后采用镍铁焊条大电流连续焊接。分析了镍基合金过渡层与母材的结合情况和焊接接头的金相组织及硬度分布,结果表明:过渡层与母材结合良好,喷焊过渡层的焊接接头热影响区基本无白口及淬硬组织,接头宏观硬度低于HB210,可满足机加工要求,喷敷镍基合金过渡层是一种可行的焊补铸铁的方法。     

槽型钢轨闪光焊接头与铝热焊接头的性能试验研究

通过试验对使用闪光焊接及铝热焊接两种方法焊接槽型钢轨焊接接头的静弯性能、疲劳性能、拉伸性能、硬度、金相显微组织等进行了测试与分析.研究结果表明:在轨头受压条件下闪光焊接头的抗压能力高于铝热焊接头;闪光焊接头在较高疲劳荷载下能经历频率5 Hz,2×106次疲劳试验仍不断裂;闪光焊接头的屈服强度及断后伸长率均高于铝热焊;闪光焊接头硬度比铝热焊更接近母材,闪光焊和铝热焊接头的软化区宽度均≤20 mm;两种焊接方法的焊缝和热影响区的显微组织未见异常,闪光焊接头的晶粒组织要细于铝热焊接头组织.闪光焊接头性能优于铝热焊,建议在城市有轨电车的建设项目中应尽可能使用闪光焊焊接槽型钢轨.     

钢轨闪光焊接接头断裂分析

文章对钢轨闪光焊接生产过程中矫直时断裂的接头进行了分析,用扫描电镜分析了断口微观形貌,用能谱分析了木纹状断口的成分,用金相方法分析了焊缝显微组织及母材夹杂物的形态和级别,认为钢轨母材中存在的硫化物夹杂对焊接接头强度有较大影响,提出了应重视轨腰夹杂物的建议。     

表面处理对动车组用铝合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

采用超声冲击和磨平焊缝余高2种表面处理方法对高速列车用A7N01P高强铝合金焊接接头焊趾及焊缝处进行处理,利用超声疲劳试验机,研究母材与未处理和处理后焊接接头的超高周疲劳性能;借助扫描电镜(SEM)观察疲劳断口形貌,并借助显微硬度计和透射电镜(TEM)研究冲击后铝合金焊接接头冲击层的显微硬度变化和晶粒细化现象;探讨超声冲击对高强度铝合金焊接接头疲劳寿命的影响机理。研究表明:超声冲击后焊趾表层组织发生严重的塑性变形,形成较为明显的塑变硬化层,当冲击电流为1.5 A,冲击时间为5 min时,冲击层最外层硬度可达到150.51 HV,相比较未冲击处理提高了27.6%;试样冲击后超高周疲劳寿命较处理前有显著提高,当循环次数为107和109时,超声冲击试样的疲劳强度比未进行表面处理试样分别提高了41.5%和48.6%,磨平焊缝试样的疲劳强度比未进行表面处理试样分别提高了52.5%和59.9%;2种焊缝处理方法对试样的疲劳性能改善效果相差不大,考虑到超声冲击处理在经济性和可加工性上更具优势,推荐工程上采用超声冲击方法来改善和提高焊接接头的疲劳性能。     

成套焊接工艺下贝氏体钢轨接头组织及性能研究

采用交叉试验的方法制备无碳化物贝氏体钢轨固定式闪光焊接头,对不同工艺条件下钢轨正向载荷敏感区域的金相组织进行观察分析,对贝氏体钢轨焊接过程中合金元素的迁移以及焊接缺陷的出现做出解释,并测定不同工艺条件下接头的拉伸、冲击、硬度性能。结果表明:不同工艺条件下焊缝过热区均由于合金元素迁移出现块状马氏体组织及带状组织;正火工艺后焊缝组织为仿晶界型先共析铁素体+粒状贝氏体相结构,拉伸、冲击性能均有提高,但过热区贝氏体局部重构导致白色微区、带状组织在过热区的体积百分数及分布范围增大;金相视野内焊后及正火后接头喷风工艺令白色微区、带状组织体积分布范围增大。     

U75V钢轨移动闪光焊焊后热处理工艺研究

钢轨经闪光焊焊接以后,焊缝区域脆性增大,影响到无缝线路的使用性能和寿命,因而需进行焊后热处理。针对U75V钢轨采用连铸技术后与以往模铸生产时性能的差别,对其接头焊后热处理工艺进行了研究,提出了最佳工艺参数:感应加热温度(880±20)℃,加热时间>120 s,喷风压力0.12～0.15MPa,喷风时间150 s。此时接头全断面平均冲击功23.5 J,接头轨面硬度与母材的比值为0.975,轨底侧晶粒度9级,焊接接头的性能得到了全面的提高。     

钢轨闪光焊灰斑缺陷形成原因及预防方法

在钢轨闪光焊接过程中,母材中的MnS夹杂物从焊接过热区溶于焊缝金属。在焊接末期的连续闪光阶段,出现大的过梁爆破,形成暴露于空气的空洞,使焊缝金属中的Mn和Si在高温下与氧气发生反应,形成硅酸盐夹杂物,构成灰斑缺陷,其中Mn约占40%～50%。对比试验发现,U71Mn钢轨的MnS夹杂物和Mn含量分别是U75V钢轨的2倍和1. 2倍;对U71Mn和U75V钢轨闪光焊接头分别进行静弯和落锤试验,经统计,U71Mn钢轨断口灰斑面积分别是U75V钢轨的4. 5倍和2. 3倍。试验结果表明,钢轨母材中的MnS含量与焊缝金属中灰斑面积成正比。控制母材中的MnS含量可有效降低焊缝断口灰斑面积,从而提高钢轨闪光焊接头强度。     

基于多轴疲劳评估方法的高原机车构架强度计算

为了准确评估高原机车构架焊接结构的疲劳强度,文章分析了不同的疲劳强度评估方法的适用性,研究了载荷计算的方法和工况组合方式,并通过建立有限元模型对构架进行多轴疲劳强度评估。评估结果显示：构架母材及构架主体焊缝的疲劳强度均能满足设计要求。     

不锈钢车体板材搭接与对接激光焊接接头的拉伸断裂行为研究

用1.5mm厚、牌号为301L-DLT、301L-HT的不锈钢冷轧板分别制备搭接部分熔透、无填料对接的激光焊接试件以研究焊缝结构对断裂行为和机械性能的影响。试件激光焊缝的金属柱状晶直径为10~20μm,金相组织为γ奥氏体和少量δ铁素体;焊缝平均硬度为HV 215。实验结果显示:试件的热影响区很窄,晶粒尺寸为20~30μm;301L-HT板材的搭接接头断裂模式为外板拉伸断裂,对接接头为焊缝断裂,2种接头的断裂变形都较小;301L-DLT板材的搭接接头表现为焊缝拉-剪断裂,对接接头为板断裂,2种接头的断裂变形都很大;301LDLT板材焊件的断裂强度略高于301L-HT板材的同类焊件,同一板材的对接接头断裂强度高于搭接接头;301L板材的激光焊缝柱状晶金属的抗弯性能优异,抗拉强度超过800MPa。     

钢轨移动闪光焊感应热处理装置及工艺研究

采用中频IGBT电源,结合钢轨特殊断面热处理要求,设计可开合式双匝单股仿型感应线圈对现场移动闪光焊焊接接头进行热处理,感应加热线圈采用水冷,各附件温升合理。本套感应加热装置体积小,结构紧凑,可装置于四轴移动闪光焊机机头,装配出移动闪光焊机与焊后热处理一体机。本一体机可实现钢轨一次夹持完成焊接、焊后热处理两道工序,不仅有效减少现行设备体积,提高钢轨焊接工作效率,而且可实现钢轨全断面均匀加热,轨头和轨脚温差小于50℃。对焊后热处理接头进行试验结果表明,经该套中频感应正火处理装置热处理后的焊缝硬度和金相显微组织与母材匹配良好,有效细化钢轨焊接接头金相显微组织,提高了钢轨焊接接头的冲击吸收功。经热处理后的焊接接头力学性能指标符合标准要求。     

GE柴油机曲轴平衡块焊接工艺分析与研究

GE机车柴油机曲轴平衡块采用焊接方式连接。通过对GE曲轴平衡块解剖试验分析表明:GE曲轴平衡块焊接接头形式为K型对接接头;焊缝未采用全焊透形式;采用强度等级低于母材的焊接材料;采用多层多道焊和先焊中间焊缝再焊端部焊缝等焊接工艺;焊后的热处理工艺为正火处理。根据解剖试验分析结果和焊接工艺分析,进行了焊接试验,试验结果表明,42CrMo与20~#异种钢焊接接头力学性能不低于母材(20~#钢)指标,焊接质量可达到预期要求,为引进、消化、吸收GE柴油机曲轴的制造技术打下了基础。     

激光焊接技术在不锈钢车体材料焊接中的试验研究

对城轨车辆不锈钢车体材料EN 1.4318和00Cr17Ni7的母材及其激光焊接接头的力学性能和疲劳性能进行试验研究,试验结果表明采用光纤激光焊接制备的焊接接头常规力学性能优于MIG焊焊接接头,疲劳性能接近母材,并且随着搭接焊缝的长度增加,焊接接头表现出的单位长度剪切强度越高。