SMA490BW钢激光-MAG复合焊T型接头疲劳性能

对激光-MAG复合焊和MAG焊T型接头进行了四点弯曲疲劳试验,采用最小二乘法拟合疲劳S-N曲线,估算了两种焊接方法 T型接头循环寿命为107时的疲劳强度。试验结果表明,当循环基数为107次时,激光-MAG复合焊接头的疲劳强度较常规MAG焊接头提高17.5%。观察两种焊接方法的疲劳断口发现,断口位置在熔合区的焊趾处,裂纹扩展区疲劳辉纹明暗相交,既短又不连续,呈韧性疲劳断口特征。但激光-MAG复合焊疲劳裂纹扩展区撕裂棱凸出较大,裂纹扩展时所需的动力更大,断裂韧性更高。分析发现,焊趾处圆滑过渡和细小的熔合区微观组织导致激光-MAG复合焊T型接头的疲劳强度高于MAG焊。     

焊后处理对转向架SMA490BW钢焊接接头疲劳性能的影响

本文分别对焊趾TIG熔修、焊趾TIG熔修+退火处理、焊趾TIG熔修+超声波冲击处理这3种焊后处理状态下的转向架构架材料SMA490BW钢的T形焊接接头进行四点弯曲疲劳试验,拟评估3种焊后处理方法对不同焊接方法焊接接头疲劳性能的影响。试验结果表明:焊趾TIG熔修使焊趾处形成了过渡圆滑的重熔区,降低了应力集中程度,改善了接头的疲劳性能;焊趾TIG熔修+退火处理可使熔修区及其热影响区的组织明显细化,减少残余拉应力,进而改善接头疲劳性能;焊趾TIG熔修+超声波冲击处理改善了焊趾的几何外形,降低了焊趾处的应力集中程度,将残余拉应力转变为压应力,并改善了接头区域的微观组织,显著提升了接头疲劳性能。     

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.     

超声冲击对SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响

采用超声冲击工艺对转向架用SMA490BW钢对接接头焊趾表面进行冲击处理,研究了超声冲击对接头超高周疲劳性能的影响。借助金相显微镜、SEM和TEM研究了冲击层金相组织、冲击前后焊趾处的形貌及表层金属晶粒细化程度。运用有限元软件计算焊接接头的应力分布,采用X射线应力仪对冲击前后焊趾表层的应力进行了测量和分析。结果表明,在5×10~6循环周次下,冲击态接头和焊态接头的疲劳强度分别为206 MPa和153 MPa,经冲击处理后疲劳强度提高了34.6%。在1×10~8循环周次下,冲击态接头的疲劳强度为195 MPa,与焊态接头的141 MPa相比提高了38.3%。在240 MPa的应力水平下,焊接接头经超声冲击处理后的疲劳寿命提高了7倍。经冲击处理的焊趾部位的应力集中系数下降了19.1%,其表面的残余拉应力得到消除,并转变为有益的残余压缩应力,焊趾表层组织得到明显细化,这3个方面均对提高焊接接头疲劳性能起到了积极贡献。     

打磨方式对SMA490BW耐候钢十字接头疲劳性能的影响

对SMA490BW耐候钢十字焊接头进行了不同方式的打磨处理,研究了打磨方式对十字焊接头疲劳性能的影响,并借助SEM研究了疲劳断口形貌。运用ABAQUS有限元软件计算十字焊接头的应力分布及应力集中系数。结果表明,未打磨试样疲劳极限约为70.6 MPa,简单打磨试样疲劳极限约为98.6 MPa,过渡圆弧打磨试样疲劳极限约为104.4 MPa,简单打磨和过渡圆弧打磨相比未打磨试样的疲劳极限分别提高39.7%和47.9%。未打磨、简单打磨和过渡圆弧打磨试样焊趾处的应力集中系数分别为1.558,1.402和1.297。简单打磨和过渡圆弧打磨试样焊趾处的应力集中系数分别降低了10.0%和16.8%。     

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。     

SMA490BW耐候钢激光-电弧复合焊接接头性能

高速列车转向架服役环境复杂,易受到大气腐蚀,通常使用耐候钢作为转向架材料。SMA490BW耐候钢以普通碳素钢为基础,添加了耐大气腐蚀的Cu、P、Cr、Ni等元素,具备较好的耐腐蚀性。采用激光-MAG复合焊及MAG焊,针对SMA490BW接头性能、微观组织及合金元素波动进行研究。结果表明,复合焊接头组织核力学性能优于MAG焊接接头,且合金元素成分波动较小,在转向架焊接中可实现对MAG焊接工艺的替代和优化。     

SMA490BW耐候钢手工焊与自动焊接头低温性能对比

以CRH2型动车组转向架专用材料SMA490BW耐候钢为母材,分别制备手工焊接头和自动焊接头,对比分析两种接头在不同温度条件下,尤其是低温条件下的强度、韧性之间的差异,开展了两种接头在不同温度条件下的余高试样疲劳试验。试验结果表明:自动焊接头在平均抗拉强度、平均屈服强度方面稍优于手工焊接头,在焊缝区和焊接热影响区的冲击功要明显劣于手工焊接头;在相同温度条件下,两种接头的疲劳性能相当。     

超声冲击对SMA490BW耐候钢十字焊接接头疲劳性能的影响

采用HJ2-Ⅲ型超声冲击枪对SMA490BW耐候钢十字焊接接头焊趾表面进行超声冲击处理。利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机对SMA490BW钢焊态和超声冲击态十字接头试样进行疲劳试验,利用显微硬度计测试焊缝处的力学性能,采用高分辨透射电镜对冲击后的十字接头焊趾区域表面微观组织进行分析。结果表明:焊态、超声冲击态十字接头的条件疲劳极限(2×10~6)分别为165.96、219.28 MPa,超声冲击处理态十字接头的疲劳强度提高了32.13%。经超声冲击处理后焊趾处的显微硬度得到提高,超声冲击处理前后焊趾区的平均硬度为203、228 HV,超声冲击处理后焊趾区的硬度提高了12.3%。焊趾表层的晶粒在超声冲击处理后得到细化,大多数晶粒的尺度在250 nm左右,有少量的晶粒尺度达到纳米级别。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能

通过疲劳寿命试验、断口和金相组织观察,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂特征,分析讨论了搅拌摩擦焊焊接过程中产生的焊缝根部"吻接"缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,焊缝根部"吻接"缺陷是影响搅拌摩擦焊接头疲劳行为的主要因素.无"吻接"缺陷试样断裂于焊缝前进边侧,疲劳裂纹起源于焊缝底部,接头具有较高疲劳寿命;有"吻接"缺陷试样断裂于焊核中心,疲劳裂纹起源于"吻接"处,接头疲劳寿命较短.     

激光-MAG复合焊能量配比对SMA490BW耐侯钢焊缝的影响

针对耐候钢的激光-MAG复合焊,研究不同能量配比系数对复合焊缝熔深、熔宽、微观组织的影响.研究结果表明:随着能量配比系数的增大,焊缝总熔深逐渐增加,熔宽逐渐减小,热影响区面积先减小后小幅增大.激光功率对熔深起主导作用,电弧区的热影响区宽度明显大于激光区的热影响区宽度.热影响区中过热区晶粒组织粗化较明显.与焊缝电弧区相比,焊缝激光区的微观组织晶粒更加细小.中厚板焊接中打底层应选用大的能量配比系数,填充盖面层应选用小的能量配比系数,对接焊结果表明优化后的参数能够获得无缺陷、成形良好的焊缝.     

焊接残余应力对Invar钢疲劳寿命影响分析

利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向残余应力的峰值可达328.3 MPa左右,高于Invar钢的室温屈服强度280.1 MPa.由于焊接残余应力的存在,Invar钢薄膜焊缝的疲劳寿命约由2.1×106降低到1.7×105.     

基于超微弧特性的SMA490BW钢焊接工艺试验研究

基于SMA490BW钢的超微弧焊接工艺试验,分别确定了对接接头和T型接头的焊接工艺参数以及V型坡口角度、钝边尺寸和组焊间隙,并对接头进行了微观组织分析和常规力学性能测试.试验结果表明:在超微弧焊接工艺条件下,当对接接头坡口角度60°、钝边0～1mm、间隙1mm,T型接头坡口角度55°、钝边0～1mm、间隙2mm时,可获得较为理想的单面焊双面成型,且接头经590±15℃/2h去应力退火处理后,其强度、塑性及冲击韧性等力学性能指标均符合标准规定的要求.     

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。     

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.     

Fatigue life analysis of SMA490BW steel welded butt joint for train bogie based on ABAQUS/FE-SAFE

Stress concentration has a significant effect on fatigue properties of welded butt joint of bogie.The influences of joint geometric parameters {weld edge transition arc radius r,weld toe inclination angle θ) on stress concentration coefficient Kt at weld toe and fatigue life N were studied based on the finite element software ABAQUS/FE-SAFE,and the parametric equations were founded based on regression analysis of Origin software.The results show that weld edge transition arc radius r plays the most important role in stress concentration coefficient Kt as well as weld toe inclination angle 0.For the same inclination angle θ,stress concentration coefficient Kt decreases gradually with transition arc radius r increasing.With inclination angle θ increases,the effect of transition arc radius r on stress concentration factor Kt is increasing continuously,also the effect of change in stress concentration coefficient Kt caused by r on fatigue life N is increasing continuously.While in the case of same weld edge transition arc radius r,stress concentration coefficient Kt increases with inclination angle θincreasing.With transition arc radius r increases,the effect of inclination angle θ on stress concentration factor Kt is decreasing constantly,the effect of change in stress concentration coefficient Kt caused by θ on fatigue life N is decreasing constantly.The associated parametric equations have important instructive significance for the improvement of stress concentration degree and fatigue life of welded butt joint for train bogie.     

高速磨削对转向架用SMA490BW钢焊接接头组织及性能的影响

高速磨削因其能成功越过磨削热沟的影响,获得较高的磨削效率而得到广泛应用。对转向架构架采用柔性砂带打磨和无齿盘打磨后的焊接接头进行分析测试,结果表明,无齿盘精磨后表面粗糙度明显降低,表面平整,且其近打磨面的微观组织和硬度并未受到打磨的影响,未出现淬硬组织或回火组织,不存在加工硬化现象。