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地铁转向架构架对接接头焊接新工艺的研究

地铁转向架构架对接接头焊接新工艺的研究

作者：李怀舟大连交通大学

学位级别：硕士

地铁转向架构架是地铁车辆的重要承载体和传动力构件,对车辆运行安全起着至关重要的作用。但目前地铁所使用的构架属复杂结构焊接构件,焊缝量也较多,并且采用多层多道焊工艺。因为在施焊的进程中不可避免地产生残余应力和变形,将严重影... 详细信息

地铁转向架构架是地铁车辆的重要承载体和传动力构件,对车辆运行安全起着至关重要的作用。但目前地铁所使用的构架属复杂结构焊接构件,焊缝量也较多,并且采用多层多道焊工艺。因为在施焊的进程中不可避免地产生残余应力和变形,将严重影响构架的尺寸稳定性和疲劳寿命。因而,必须研究开发低应力、小变形和高可靠性的构架对接焊工艺包及高频脉冲MAG焊和冷焊打底方法,分析多层多道焊缝的焊后应力和形变的演化机理及控制措施,进行焊接次序可靠性优化设计研究,对推动构架焊接成形及质量的技术发展和服役应用安全稳定性具有十分重要的学术价值和工程应用前景。本文采用高频脉冲MAG焊(冷焊打底)和常规脉冲MAG焊方法分别进行了3 mm间隙、厚度为12 mm的s355j2w耐候钢板的对接焊工艺试验;通过研究焊接试板热循环温度、焊后残余应力、宏观形貌、金相显微组织、硬度以及力学性能变化的规律,并使用sYswELD焊接模拟仿真软件对焊接过程中的温度场、应力场进行了数值模拟和分析,得到优佳的焊接工艺参数,为地铁转向架构架s355j2w耐候钢的焊接提供试验研究依据。(1)焊缝成形质量良好,无焊接缺陷问题,均实现单面焊接双面成形。高频脉冲MAG焊接头与常规脉冲MAG焊比较,显微组织更为理想,因为焊缝中存在部分针状铁素体组织,先共析铁素体组织含量较低,熔合区没有侧板条铁素体,热影响区范围小且晶粒粗化程度较小。(2)根据拉伸测试结果得知,拉伸试样在远离焊缝的母材处断裂,焊接接头的抗拉强度符合标准;弯曲试验结果表明,试件侧弯到180°时,接头无裂纹,符合标准;-40℃低温冲击试验结果表明,高频脉冲MAG焊接头与常规脉冲MAG焊相比,焊缝和热影响区的冲击功更高,分别高出27.5%、23.5%;疲劳试验表明,高频脉冲MAG焊接工艺接头的疲劳强度比常规脉冲MAG焊提升了5.7%以上。(3)接头温度场数值模拟得到的焊接热循环曲线与实测非常接近,总体趋势基本一致;高频脉冲MAG焊测温点的峰值温度高于常规脉冲MAG焊,且在盖面焊过程中测温点的冷却速度更快。接头应力场数值模拟得到的应力分布规律也与实测相符。(4)通过对焊接试板对接接头的温度场、残余应力、宏观形貌、显微组织、硬度、力学性能以及温度场、应力场进行了数值模拟进行综合分析,高频脉冲MAG焊(冷焊打底)的焊接接头综合性能最好。

关键词： s355j2w耐候钢高频脉冲MAG焊工艺对接接头组织和性能数值模拟

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地铁转向架构架脉冲MAG焊工艺及数值模拟

焊接技术 2022年第5期51卷 45-49页

作者：马亮丁成钢大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连116028

文中以地铁转向架构架中典型T形接头为研究对象,选用高频脉冲MAG焊和常规脉冲MAG焊方法,使用合理的焊接工艺参数对12 mm厚s355j2w耐候钢进行焊接。用sysweld数值模拟软件,采用热弹塑性法顺序耦合的方式对T形接头进行温度场、应力场仿真... 详细信息

文中以地铁转向架构架中典型T形接头为研究对象,选用高频脉冲MAG焊和常规脉冲MAG焊方法,使用合理的焊接工艺参数对12 mm厚s355j2w耐候钢进行焊接。用sysweld数值模拟软件,采用热弹塑性法顺序耦合的方式对T形接头进行温度场、应力场仿真分析,并对接头焊趾处的残余应力进行了测试。结果表明:与常规脉冲MAG焊相比,高频脉冲MAG焊接头具有峰值温度较高、冷却速度更快的热循环特征;无论是高频脉冲MAG焊还是常规脉冲MAG焊,残余应力最大值均在焊缝区,且随着焊缝距离逐渐增大,残余应力逐渐减小并趋于零,高频脉冲MAG焊焊趾处最高残余应力实测值比常规脉冲MAG焊时的减小13.7%(数值模拟的减小约20.1%)。残余应力实测结果与模拟仿真结果基本吻合,验证了数值模拟结果的准确性和可靠性。

关键词： s355j2w耐候钢高频脉冲MAG焊数值模拟焊接残余应力针状铁素体组织

地铁转向架构架T形接头应力应变数值模拟及显微组织

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焊接技术 2023年第3期52卷 34-38页

作者：方孝钟张迪周晓远马亮丁成钢中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京210000 大连交通大学材料科学与工程学院辽宁大连116028

文中以80 km/h B型地铁转向架构架为研究对象,采用高频脉冲MAG焊与常规脉冲MAG焊对s355j2w耐候钢进行T形接头焊接工艺试验,对焊缝进行显微组织观察和力学性能试验;使用sysweld数值模拟软件进行典型接头的温度场和应力应变场数值模拟;并... 详细信息

文中以80 km/h B型地铁转向架构架为研究对象,采用高频脉冲MAG焊与常规脉冲MAG焊对s355j2w耐候钢进行T形接头焊接工艺试验,对焊缝进行显微组织观察和力学性能试验;使用sysweld数值模拟软件进行典型接头的温度场和应力应变场数值模拟;并对接头焊趾处的残余应力进行了测试,结果表明:无论是高频脉冲MAG焊还是常规脉冲MAG焊,残余应力最大值均位于焊缝区,且随着距焊缝距离的逐渐增大,残余应力逐渐减小并趋于零,高频脉冲MAG焊的焊接接头残余应力比常规脉冲MAG焊的焊接接头,σ_(y)减小约26.3%,σ_(x)减小约11.1%,常规脉冲MAG焊的总体变形为1.22 mm,高频脉冲MAG焊的总体变形为0.79 mm,总体变形量减小了35.2%。

关键词： s355j2w耐候钢高频脉冲MAG焊数值模拟焊接残余应力

耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响

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腐蚀与防护 2018年第6期39卷 425-430,436页

作者：胡洁黄翠何亚玲王晓敏周强西南交通大学材料科学与工程学院成都610031 西南交通大学生命科学与工程学院成都610031

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... 详细信息

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。

关键词： s355j2w耐候钢 sMA490Bw耐候钢焊接接头显微组织应力腐蚀

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高速客车转向架构架火焰矫正后组织性能分析

高速客车转向架构架火焰矫正后组织性能分析

作者：白璐璐吉林大学

学位级别：硕士

近年来,我国高铁事业飞速发展,一批又一批的国外订单,反映了我国高铁技术的日渐成熟。转向架技术是高铁技术中最重要的技术之一,转向架焊后变形矫正对于其安全性能具有重要作用。对此,国外要求采用机械矫正的方法,以保证转向架构架母材s... 详细信息

近年来,我国高铁事业飞速发展,一批又一批的国外订单,反映了我国高铁技术的日渐成熟。转向架技术是高铁技术中最重要的技术之一,转向架焊后变形矫正对于其安全性能具有重要作用。对此,国外要求采用机械矫正的方法,以保证转向架构架母材s355j2w耐候钢优良的综合力学性能不受影响。由于机械矫正本身存在费时费力、不灵活和效率低等缺点,而火焰矫正具有灵活高效的特点。本试验旨在探究火焰矫是否会对转向架母材的力学性能产生不良影响,能否应用于实际生产中,以及是否会对高铁车辆的运营带来安全隐患。本试验以s355j2w耐候钢为研究对象,通过热模拟试验,设定650℃、700℃、750℃和800℃四组加热温度,模拟火焰矫正水冷的生产工艺。通过进行一系列力学性能试验,系统地分析了不同热模拟温度下材料的微观组织、硬度大小、强度、塑性、弯曲性能和冲击韧性,并与母材进行对比。深入地探讨了此钢种对火焰矫正工艺参数的敏感性及可行性。通过冲击试验发现:当热模拟温度为750℃和800℃时,由于粒状贝氏体的生成,以及其沿先共析铁素体晶界的分布,使材料的冲击韧性严重恶化,在各个冲击试验温度下均表现为脆性断裂。试样在20℃时的冲击吸收功仅分别为31.67 j和50.88 j,在-40℃时的冲击吸收功仅分别为13.78 j和25.39 j,不能满足转向架对优异冲击韧性的要求,更不能保证高速列车正常安全运行。通过拉伸试验得出:当热模拟温度为650℃和700℃时,材料在拉伸过程中出现断口分层的现象。试样P1经过650℃热处理后,断口分层现象仅出现在板厚中心层距断口两端约1/4的位置。试样P2经过700℃热处理后,板厚中心层处呈完全的断口分层现象,贯穿整个试样截面。这主要是由于带状珠光体组织在热模拟加热过程中发生粗化以及Mn s、si O2类型夹杂物和颗粒在材料中心层处的分布而造成的。这将给试验材料在使用过程中存在一定的安全隐患。鉴于转向架的实际应用状况,冲击韧性是其安全性能的最为重要的指标之一。通过对s355j2w耐候钢进行显微组织以及力学性能分析得出:在实际生产中,应将火焰矫正温度严格控制在700℃以下。若超过此温度范围,将导致冲击韧性的严重恶化。

关键词： s355j2w耐候钢转向架热模拟试验显微组织力学性能

母材及焊丝对转向架用耐候钢焊接接头性能的影响

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电焊机 2016年第8期46卷 37-42,47页

作者：董洪达楚永萍倪宝成乔燕胡洁何亚玲中车南京浦镇车辆有限公司江苏南京210000 西南交通大学四川成都610031

以高速列车转向架用耐候钢s355j2w与sMA490Bw为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHw-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素... 详细信息

以高速列车转向架用耐候钢s355j2w与sMA490Bw为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHw-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体以及珠光体组成,过热区组织粗大出现魏氏组织,正火区组织细小均匀。s355j2w母材匹配两种焊丝所得接头的拉伸断裂强度接近,且断裂位置均位于母材,而sMA490Bw母材匹配CHw-55CNH焊丝所得接头拉伸断裂位置位于焊缝,且其拉伸强度明显高于另外两种接头。sMA490Bw母材的腐蚀速率低于s355j2w母材。以s355j2w为母材匹配两种焊丝所得的两种接头腐蚀速率接近。以CHw-55CNH为焊丝匹配sMA490Bw母材的接头低于匹配s355j2w母材所得接头。母材是影响接头耐蚀性的主要因素,而焊丝对接头的耐蚀性的影响小于母材。

关键词： sMA490Bw耐候钢 s355j2w耐候钢焊接接头显微组织耐蚀性