PD3余热淬火钢轨接触焊焊后热处理研究

淬火钢轨接触焊后存在接头晶粒粗化,塑性、韧性大幅度下降,硬度不均匀等现象,使用中钢轨焊接接头的脆性增大,产生接头低塌并导致马鞍形磨耗和波浪磨耗。为解决上述问题,PD3余热淬火钢轨接触焊后必须对焊接接头进行焊后热处理。焊后热处理采用中频感应加热,加热温度为845℃～920℃,然后喷风冷却接头全断面,喷风压力0 25MPa～0 30MPa,喷风冷却时间120s。结果表明,接头经热处理后的硬度、韧塑性能接近或超过原淬火轨水平,落锤、静弯、实物疲劳性能有较大的提高,满足了无缝线路钢轨的使用要求。     

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。     

热处理冷却工艺对U78CrV钢轨焊接质量的影响

为分析U78CrV钢轨闪光焊接接头的缺陷成因,设计4组不同的热处理冷却工艺,对每组工艺接头进行超声波探伤、磁粉探伤、显微组织分析、电镜分析、纵断面硬度测试及软化区宽度检验。结果表明:在接头热处理冷却工艺中,冷却速度过快容易导致出现马氏体组织和裂纹缺陷;喷风使接头全断面温度降至200℃以下后,接头遇水不会产生裂纹缺陷。焊轨基地冬季焊接U78CrV钢轨时,应当特别关注接头热处理后可能接触的环境温度。     

钢轨焊后感应正火热处理工艺研究

针对钢轨焊接接头感应正火工艺中出现焊接接头硬度不均匀现象,通过对焊接接头硬度数据分析,改进热处理设备的喷风结构,控制加热温度与喷风冷却时间,制定了线上U71Mn钢轨的闪光焊焊后正火工艺.重点对正火工艺中难于满足的硬度要求进行了试验验证,试验结果表明,该正火工艺大幅提高了闪光焊焊接接头的硬度和韧塑性能,满足了无缝线路钢轨的使用要求.     

U71MnH钢轨接头焊后热处理硬度和组织不合格原因分析

钢轨闪光焊后需要对接头进行焊后热处理,提高接头韧性。目前,国内焊轨基地焊后热处理均采用固定风压和喷风距离来降温,通过喷风时间控制接头硬度和组织,环境温度、湿度对接头的硬度及组织影响较大。环境温度低、湿度较大时,有可能出现马氏体组织,反之,又可能造成接头硬度不够。通过控制焊后热处理喷风终冷温度,可避免环境温度、湿度等波动对接头性能的影响,保证接头硬度和组织满足标准要求。     

LD11合金热处理工艺探讨

针对ＬＤ１１锻铝合金的特点，进行了热处理工艺试验。结果表明：采用高温固溶处理和两段时效工艺，可得到较高的综合机械性能。     

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.     

MIG焊修复铝合金搅拌摩擦焊接缺欠工艺

搅拌摩擦焊(FSW)以其焊接变形小、焊接接头质量好的优势在机车车辆制造中的使用越来越广泛,但如何对FSW焊接缺欠进行修复这一问题亟待解决.文章主要介绍了铝合金厚板FSW焊缝的检查手段和焊接缺欠在宏观、电镜扫描检测下的状态,针对局部缺欠采用MIG焊进行修复的工艺进行了探讨研究.通过试验找出了一种采用MIG焊修复FSW焊接缺欠的工艺流程,这一工艺可作为FSW在铁路装备制造应用中的一种补充,对充分拓宽其在机车车辆制造中的应用具有重要理论意义和生产价值.     

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。     

搅拌摩擦焊技术在铝合金车体焊接中的应用与开发——《不锈钢、铝合金在车体焊接技术上的应用与开发》专题系列之六

本文从搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，简称FSW)的工艺过程和技术特点出发，结合铝合金车体的设计结构和技术要求，展望了搅拌摩擦焊在铝合金车体中的应用。文章概括论述了用FSW焊接铝合金车体的技术难点，分析了用搅拌摩擦焊焊接铝合金车体的技术可行性，同时展望了新兴的搅拌摩擦焊技术在铝合金车体制造中广阔的应用前景。     

钢轨闪光焊接头重伤原因分析

针对线路出现的一起钢轨闪光焊接头重伤,采用超声波探伤、扫描电镜、金相分析等方法,分析该接头重伤原因。分析结果表明:在距轨头颚部表面约3 mm处焊缝两侧存在多处不规则微裂纹,其产生原因与推凸过程中温度过低,推凸时受到的表层金属阻力过大有关;热影响区轨头外部晶粒明显粗于轨头心部,接头焊后热处理时轨头心部温度未达到(900±20)℃,焊缝晶粒没有得到进一步细化。     

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及监控系统

新型钢轨固定式闪光焊接头焊后热处理设备及配套的监控系统采用了对开式分体加热线圈、激光测距焊缝自动对中技术、自动控制温度偏差技术、质量监控系统等设计,实现了钢轨焊接接头焊后热处理过程的全自动化操作和工艺数据的监控、显示、存储和查询功能,解决了现有焊后热处理设备自动化程度低、钢轨容易磕碰加热线圈、温度测量偏差大、焊后热处理工艺参数不易追溯等问题。新型焊后热处理设备及监控系统的改进为提高焊接接头的质量提供了保障。     

铝合金搅拌摩擦焊工艺研究及在城轨车辆上的应用

简要介绍了搅拌摩擦焊的原理和技术特点,重点研究了铝合金搅拌摩擦焊接头的强度性能和焊接工艺,通过对搅拌摩擦焊(FSW)与熔化极惰性气体保护焊(MIG)的比较,表明搅拌摩擦焊接头抗拉强度明显优于MIG焊.另外还提出了铝合金搅拌摩擦焊质量检验控制标准.     

轨道交通车辆铝合金地板FSW与MIG焊残余应力对比分析

运用超声波残余应力无损检测技术,对轨道交通车辆6005A-T6铝合金地板典型部位搅拌摩擦焊(FSW)与熔化极氩弧焊(MIG)的焊后残余应力情况进行对比分析。分析结果表明:FSW焊后地板比MIG焊后地板纵向残余应力平均下降64 MPa,横向残余应力平均下降42 MPa;MIG与FSW焊缝位置残余应力分布趋势基本相同,残余应力最大值出现在焊趾附近。     

钢轨闪光焊接头热处理工装和工艺的优化

为了改善钢轨焊接接头的性能,以减小热处理加热时轨头与轨脚温度差为优化目标,通过试验分析了热处理加热感应器的形状、加热温度、频率、功率等对轨头与轨脚温度差的影响,发现合适的感应器形状是优化工艺的基础,并提出了在单频加热条件下合理的感应器形状、最优的加热工艺参数。应用优化后的工装和工艺对接头进行热处理,热处理后焊接接头的热影响区完全覆盖了原焊接热影响区,接头显微组织、晶粒度等力学性能得到了显著改善。     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响因素

对转向架用SMA490BW钢焊接试样,采用冲击电流为1.5A、冲击时间分别为5,10,15或20min的超声冲击、低温热处理、机械打磨(磨平焊缝余高、打磨焊趾)的处理方法,通过残余应力测试和超声疲劳试验,对比分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素单独作用时对焊接接头超高周疲劳性能的影响程度,并借助扫描电镜观察疲劳断口,分析焊接接头超声冲击前后的裂纹萌生位置变化及失效模式。结果表明:经超声冲击或机械打磨后,焊接试样的疲劳寿命均得到不同程度的提高;磨平焊缝余高对提高焊接接头疲劳寿命最为显著,较原始焊接试样其疲劳寿命可提高约86.4倍;改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对延长焊接接头寿命的贡献比分别约为59%,28%和13%;焊态及冲击态试样的疲劳裂纹大多萌生于焊趾表面,部分冲击态试样的裂纹转而从表面的机械加工的缺陷处萌生,少数从材料内部缺陷处萌生并扩展至断裂失效。     

热处理对高强度铝-锂合金焊接接头耐蚀性能的影响

业已确定,在对工件焊接后进行充分热处理(淬火——人工时效)的条件下才能使其获得最高的强度性能。由摩擦搅拌焊方法焊成的工件焊接接头的热处理可使不均匀组织得以减少,并可消除热影响区的软化现象。焊后的热处理规范事实上对非金属无机涂层的保护性能不产生影响。也不存在涂覆有阳极氧化以及化学氧化涂层的焊接接头的晶间腐蚀倾向。     

不同钢种钢轨焊接接头的力学性能研究

论述选用4种不同钢种、不同强度级别的钢轨,以及焊接方案和试验安排。对4种不同钢种钢轨焊接的闪光焊接头,按照铁道行业标准要求,采用通用焊接工艺参数对不同钢种钢轨组合的钢轨进行焊接,开展静弯、疲劳、拉伸、冲击、硬度、显微组织和晶粒度检验。检验结果表明,焊接接头全部符合铁道行业标准要求,技术上可行,有利于提高全路钢轨的使用水平。     

22MnB5热成形钢板TIG焊后淬火热处理试验研究

对4 mm厚22MnB5热成形钢板钨极氩弧焊后的微观缺陷件进行焊后淬火热处理试验研究。试验设备采用DL-LPM-Ⅲ激光数控加工机和SP-25AB高频焊机,分别对焊接样件进行焊后淬火热处理,分析不同热处理方法对材料微观组织和力学性能的影响,以选择最优方案。生产中通常采用的直流TIG焊(非熔化极惰性气体钨极保护焊)工艺,在无损检测时样件虽然没有明显宏观缺陷,但焊接过热会导致魏氏组织出现在焊缝金属中,接头严重软化。应用DL-LPM-Ⅲ激光数控加工机,对焊件接头表面进行焊后淬火热处理,虽然接头淬火区域分布均匀的马氏体组织,硬度良好,但激光淬火方式并不能将试件完全淬透,中心未淬火区域1.4～2.6 mm,铁素体和珠光体的混合组织以及魏氏组织仍然存在。应用SP-25AB高频焊机,对焊件表面进行高频感应热处理,淬火后焊件接头各处分布均匀的板条马氏体和下贝氏体组织,可以将试件完全淬透。高频淬火淬硬层深度1.7～2.5 mm,既可提高工件表面硬度和工件整体强度,又可避免对轨道车辆零部件整体加热所带来的不便,提高设备使用效率,节省成本。     

对欧洲和我国钢轨闪光焊标准中主要指标的分析与研究(上)

在介绍国内外钢轨闪光焊现状的基础上,从宏观形貌、微观组织和力学方面比较钢轨焊态接头和正火热处理接头性能。从焊态接头静弯试验、宏观、微观3个方面,介绍EN 14587 (所有部分)《铁路应用轨道钢轨的闪光对接焊》对接头的检验要求。从正火热处理接头落锤试验、宏观、微观3个方面,介绍TB/T 1632.2—2014《钢轨焊接第2部分:闪光焊接》对接头的检验要求。通过对2项标准的分析对比认为,欧洲标准中的静弯试验检验方法和指标制定得较为合理,但试验时需要设定温度范围,才能保证试验结果可靠;我国标准中的落锤试验检验结果与试件温度关系密切,试验时达到上限温度,试验结果更容易通过;我国标准中的静弯指标偏低,应适当调整;欧洲标准要求R350HT焊接接头不允许存在马氏体,实际很难避免,建议通过限制马氏体数量来控制接头质量;我国标准中的微观组织检验方法和指标建立在热处理接头条件下,出现马氏体的概率很低,制定得较为合理。