SMA490BW耐候钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比研究

以一种高速列车转向架用材料SMA490BW耐候钢为研究对象,针对传统MAG易出现未焊透等焊接问题,对8 mm SMA490BW耐候钢的激光-MAG复合焊进行研究。通过对比8 mm SMA490BW耐候钢MAG焊与激光-MAG复合焊接头的焊缝成形、组织特点、力学性能,可以得到:SMA490BW耐候钢的激光-MAG焊接头的焊缝成形质量优于MAG焊接头,焊缝组织也更加均匀细小,焊缝区硬度较MAG焊接头高;复合焊接头的抗拉强度、弯曲性能与MAG焊接头类似;复合焊接头的韧性比MAG焊接头更好。     

焊接工艺对SMA490BW耐候钢接头腐蚀行为的影响

目的 研究转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢及其在不同焊接工艺条件下制得的焊接接头在模拟工业大气环境下的腐蚀行为。方法 采用周浸腐蚀试验方法,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和能谱（EDS）等方法,研究了腐蚀产物的表面形貌、锈层结构及相组成。结果 在模拟工业大气环境条件下,SMA490BW耐候钢母材、自动MAG焊接头、手工MAG焊接头的腐蚀失重率呈先增后减的变化规律,其中自动MAG焊接头腐蚀失重率最小,手工MAG焊接头腐蚀失重率最大,而SMA490BW耐候钢母材居于两者之间。耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物的相组成均为γ-FeOOH、α-FeOOH、Fe2O3和Fe3O4。经过150 h腐蚀后,耐候钢母材及其焊接接头腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量有所差异,其中自动MAG焊焊缝腐蚀产物中Cr、Ni、Cu合金元素含量最高,分别为1.79%、0.23%、0.17%。Cr、Ni、Cu合金元素将直接对耐候钢母材及其焊接接头耐腐蚀性产生影响。结论 与手工MAG焊接头相比,自动MAG焊接头耐蚀性较高的主要原因是焊缝中主要抑制锈层腐蚀的Cr、Ni、Cu合金元素含量较高。     

转向架用钢激光-MAG复合焊角焊缝

高速列车耐候钢转向架焊接中,有大量角接形式的焊接接头。作为列车的主要承载部件,转向架的焊接要求完全焊透。采用传统MAG焊和激光-MAG复合焊对12 mm板厚的SMA490BW耐候钢进行焊接试验,并观察测试两种方法获得的接头宏观形貌、微观组织和力学性能。结果表明,激光-MAG复合焊接接头组织和力学性能均优于MAG焊接接头,因而在转向架焊接中可替代MAG焊接工艺。     

SMA490BW耐候钢及其焊接接头的盐雾腐蚀行为

选用转向架构架常用的 SMA490BW 耐候钢及不同焊接工艺的接头为对象,研究其在中性盐雾腐蚀条件下的腐蚀行为,并利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析耐候钢及其接头的微观组织、腐蚀形貌、锈层特征及腐蚀产物。结果表明:随着腐蚀时间的增加,耐候钢及其接头的腐蚀失重先增加后降低;腐蚀360 h后,腐蚀产物主要为α-Fe OOH、γ-Fe OOH和Fe3O4;SMA490BW 耐候钢及其接头的耐腐蚀性从大到小依次为 SMA490BW 耐候钢、双丝自动焊接头、单丝自动焊接头、单丝手工焊接头。     

转向架用SMA490BW钢激光-MAG复合焊接头残余应力

利用X射线衍射法对转向架构架用SMA490BW耐候钢激光-MAG复合焊和单MAG焊接接头进行残余应力测试和分析。结果表明:激光-MAG复合焊接头与单MAG焊接头残余应力分布趋势相同,焊缝及近缝热影响区均存在较大的残余拉应力。激光-MAG复合焊接头残余应力峰值和拉应力区间均小于单MAG焊接头,主要原因是激光-MAG复合焊接头焊接过程中热输入较小,对母材的塑性压缩效应较低。     

SMA490BW耐侯钢超射流过渡焊接头残余应力与疲劳性能

分别采用超射流过渡MAG焊和传统的脉冲MAG焊,对转向架焊接构架用SMA490BW耐侯钢进行了对接焊试验,测试分析了接头的残余应力和疲劳强度。结果表明:与传统的脉冲MAG焊相比,采用超射流过渡MAG焊接工艺时,SMA490BW耐侯钢接头的残余应力峰值仍位于焊缝及近焊缝区域,但残余应力明显减小;超射流过渡MAG接头在指定寿命107周次的疲劳强度提高4%。     

SMA490BW耐候钢无镀铜焊丝GMAW接头性能研究

针对高速列车转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢板材,分别采用镀铜焊丝和无镀铜焊丝进行GMAW焊接,焊后根据相关标准进行接头的拉伸、弯曲、冲击、疲劳以及周期浸润腐蚀试验与分析。结果表明,与镀铜焊丝焊接接头相比,无镀铜焊丝焊接接头的拉伸强度、冲击吸收功、疲劳强度以及耐大气腐蚀性能也都符合规定的要求。     

耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响

对铁路转向架用S355J2W耐候钢和SMA490BW耐候钢匹配不同焊丝(CHW-55CNH,G424M21Z)焊接得到三种接头。采用光学显微镜、电化学测试和慢应变速率试验等对焊接接头的显微组织、电化学性能以及耐应力腐蚀性能进行了研究。结果表明:S355J2W耐候钢配G424M21Z焊丝接头属于高匹配接头,母材与焊缝的强度差距大,容易在接头部位造成应力集中,具有较大的应力腐蚀倾向,其电化学腐蚀倾向最高;S355J2W耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于高匹配接头,应力腐蚀倾向较低;SMA490BW耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于低匹配接头,母材与焊缝区的强度相当,接头处的应力集中较小,其应力腐蚀倾向很低,电化学腐蚀倾向也最低。     

窄坡口等离子-MAG复合焊工艺参数优化

针对转向架构架焊接变形及根部焊道背部成形问题,研究坡口角度为30°的V形窄坡口旁轴式等离子-MAG复合热源焊接工艺.文中以SMA490BW耐候钢平板对接为研究对象,基于响应面法建立了主要影响熔深的等离子电流、MAG电流、焊接速度、等离子气体流量与焊缝根部焊道的熔深、背部余高之间的数学关系模型,并依此模型分析了等离子-MAG复合焊接工艺参数对焊缝熔深能力的影响,获得了合适的复合焊接工艺参数.与普通MAG焊相比,窄坡口等离子-MAG复合焊接工艺既可保证焊缝根部完全熔透又能有效地减小接头的焊接变形.     

高速列车转向架SMA490BW耐候钢焊接接头低温性能研究

转向架作为高速列车车走行部的主要构件,在工作过程中承受着交变载荷的作用。SMA490BW耐候钢因具有较高的强度、韧性及良好的耐大气腐蚀性,专门用作CRH2型高速动车组转向架焊接构架关键材料。在低温条件下的SMA490BW耐候钢接头性能优劣直接关系着高速列车车体的运行安全。主要针对该材料对接接头,进行了不同低温环境下接头的拉伸试验、冲击试验、疲劳强度试验,研究抗拉强度、冲击值随温度变化规律。试验结果表明:随着温度的降低,接头的抗拉强度略有提高,但韧性降低,疲劳性能因缺陷存在而变化不大。     

转向架用SMA490BW耐候钢超射流过渡焊接工艺试验

采用超射流过渡焊接工艺模式,分别对转向架用SMA490BW钢对接接头和T型接头的底层焊道进行焊接工艺参数优化试验,并研究焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在其他焊接工艺条件不变的情况下,当对接接头底层焊道的电流290 A、电压27.8 V、焊速9.4 mm/s和钝边0.5 mm时,T型接头底层焊道的电流280 A、电压27.2 V、焊速6 mm/s和坡口角度50°时,可获得较为理想的焊缝成形。与传统的脉冲MAG焊接工艺相比,超射流过渡MAG焊接工艺的熔深能力更大,焊接接头的屈服强度、抗拉强度和延伸率有所提高,符合焊接工艺评定试验标准的要求。     

焊补对SMA490BW焊接接头疲劳性能的影响

利用MTS-810疲劳试验机测试了耐候钢SMA490BW对接接头原始焊件、一次焊补件、二次焊补件的疲劳性能. 分别拟合了三类接头的均值S-N曲线和存活率95%、置信度75%的P-C-S-N曲线. 分析了焊补对焊接接头疲劳性能的影响. 结果表明,三组疲劳数据点基本在允许的分散带内,焊补没有对焊接接头疲劳性能造成明显的影响. 将三组数据整合在一起作为一个样本,运用成组法和升降法数据处理思想获得疲劳曲线. 并通过八节点法绘制了疲劳极限图Goodman-Smith图,为转向架焊补后疲劳强度校核提供了依据.     

高速列车转向架SMA490BW耐候钢焊接热影响区模拟试验

实验分析高速列车转向架构架用钢焊接接头热影响区的组织性能.采用Gleeble-3500热模拟试验机对SMA490BW耐候结构钢进行焊接时温度循环的模拟,研究了三种焊接线能量状态下两个不同特征热影响区的组织和性能,为焊接工艺的优化提供理论依据.SMA490BW耐候钢的过热温度区间热影响区组织多为贝氏体,并且组织性能根据采...     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 108循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

JFE980S高强钢焊接接头软化分析

研究了激光-MAG复合热源和常规MAG两种焊接方法在焊接JFE980S低合金调质高强钢时的接头软化问题.通过对接头强度、硬度和组织的测试分析,探讨了低合金调质高强钢焊接接头的软化规律及机制.结果表明,焊后JFE980S高强钢常规MAG焊接头发生了明显软化,而激光-MAG复合热源焊接接头软化不明显;激光-MAG复合热源焊接接头的软化区域宽度和软化程度明显小于常规MAG焊接头;接头的软化主要发生在焊接热影响区的过回火区域和不完全正火区域,该区域中出现沿晶界呈块状或颗粒状分布的组织是造成接头软化的主要原因.     

921A钢激光-MAG复合焊接头组织及性能

针对6 mm厚的921A钢板,采用激光-MAG复合焊接工艺进行对接焊试验,并对焊接接头的显微组织、硬度、拉伸性能、耐腐蚀性能等进行了分析。结果表明,采用激光-MAG复合焊工艺可获得成形连续美观的焊接接头,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷;焊缝组织为针状铁素体、少量沿晶界析出的先共析铁素体及长条状贝氏体,热影响区组织为马氏体;焊接接头的拉伸性能和冲击性能均符合国家标准要求,焊缝强度高于母材,但塑韧性低于母材。峰值硬度在热影响区,为315 HV,焊缝硬度约为280 HV,符合最高硬度不得超过410 HV的规定。焊缝耐电化学腐蚀性能最强,母材次之,热影响区最低;激光和MAG电弧2种热源共同作用区域的组织分布更加均匀,硬度及耐腐蚀性能较激光单独作用区域有了明显改善。 创新点： 采用激光-MAG复合焊实现了6 mm厚度921A钢板无缺陷对接焊的一次焊接成形。焊缝晶粒更加细化,分布更加均匀;焊缝抗拉强度、硬度、电化学腐蚀性能均高于母材,冲击吸收能量满足船级社要求。     

激光清洗对SMA490BW钢接头表面应力及腐蚀的影响

为提高耐候钢焊接质量,将皮秒脉冲激光清洗技术引入到耐候钢焊接的清洗中,并研究了皮秒脉冲激光清洗对SMA490BW耐候钢焊接接头抗应力腐蚀性能的影响. X射线残余应力测试试验结果表明,激光清洗后试样表面残余拉应力增加130 ~ 200 MPa,不利于应力腐蚀性能的提高. 但周期浸润腐蚀试验证明,激光清洗使试件表面的耐蚀性明显提高,这有利于提高接头的抗应力腐蚀性能. 最后,通过三点弯应力腐蚀试验证明,激光清洗提高了耐候钢接头的抗应力腐蚀性能. 其原因为激光清洗使试样表面形成微米级（0.8 ~ 1.2 μm）紧密堆积的柱状颗粒,提高了试件表面的耐蚀性大于表面残余拉应力带来的影响.     

304不锈钢三元保护气体MAG焊工艺及其接头组织和力学性能

采用MAG焊在对接接头形式下,分别选用二元保护气体(Ar+O2)和不同比例的三元保护气体(Ar+CO2+O2),在4mm厚的304不锈钢板上进行焊接工艺试验。焊后观察并测量焊接接头,比较不同保护气体下的焊缝外观成形质量,测量焊缝合金元素及氧的含量,并测试了焊接接头的硬度、拉伸、弯曲以及低温冲击性能。