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耐候钢SMA490BW激光-MAG电弧复合焊接工艺研究
| 论文题名： | 耐候钢SMA490BW激光-MAG电弧复合焊接工艺研究 |
| 关键词： | 高速列车;耐候钢材料;激光熔化极气体保护焊;微观组织;力学性能 |
| 摘要： | 当前我国铁路运输行业的飞速发展，其发展的战略方向主要是高速化和重载化。转向架的研发已经成为高速列车安全可靠并高速运行的关键技术之一。由于转向架的服役环境复杂，易受到大气腐蚀，因此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，既能满足转向架的力学性能要求，同时也具备较好的耐腐蚀性。SMA490BW耐候钢常采用熔化极气体保护焊(MAG Welding)，这种焊接方法会导致接头存在较大的焊接变形，同时可能出现熔合不良的缺陷，引起应力集中。在此基础上，我们开展激光-MAG复合焊SMA490BW耐候钢工艺研究，以期提高焊接生产效率与质量，解决常规MAG焊中存在的上述问题。 本文采用常规MAG和激光-MAG复合焊，对12mm的SMA490BW耐候钢进行对接30°、40°、60°和35°、45°、55°角接及双坡口30-40°的焊接试验，实现转向架典型焊接接头坡口结构和焊接参数的优化设计。采用金相显微镜、维氏硬度仪、电子万能试验机等对接头进行显微组织和力学性能分析，阐释了不同工艺参数下微观组织和力学性能的演变规律，并对两种焊接方法进行比较分析。 与常规MAG焊接接头相比，激光-MAG复合焊接接头呈现明显的“高脚杯”形状，焊接熔深较大，可以采用较小的坡口、较大的钝边尺寸，能够有效减少焊接层道数，减小总热输入量。接头变形量和残余应力测试结果表明:复合焊可以减小焊接变形，减小接头焊接残余应力，能够保证后期的组装精度，并提高转向架的安全可靠性;同时，复合焊可以采用较大的焊接速度，提高焊接效率。 接头金相显微组织观察发现，复合焊与MAG焊的接头金相组织比较相近，两者在晶粒度上存在一定的差异，复合焊的金相组织更加细小。接头硬度结果分析表明，过热区的硬度值较高，而母材的硬度较低，复合焊的热影响区宽度相对MAG焊较窄。 在拉伸试验中，所有的断裂均发生在母材，抗拉强度值满足标准，复合焊的抗拉强度与MAG焊相比提高了5MPa;弯曲试验结果表明，激光-MAG复合焊接接头的抗弯能力优于常规MAG焊，接头未出现弯曲微裂纹;在低温冲击试验中，热影响区的冲击韧性最好，而焊缝区的冲击韧性则低于母材，复合焊焊缝的冲击功比MAG焊提高23J，复合焊热影响区的冲击功比MAG焊提高9J。因此，激光-MAG复合焊接能实现转向架典型焊接接头的优化及提升，具备工程化应用的可行性。 |
| 作者： | 荣豪 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张卫华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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