焊趾TIG重熔层激冷处理工艺研究

论文摘要

随着科技进步,我国铁路已跨入高速铁路时代。而列车在高速行驶过程中,转向架焊接构架承受着强烈的振动和冲击载荷作用,构架的抗疲劳性能及其可靠性直接影响列车的安全行驶。因此深入研究改善焊接接头疲劳强度的工艺方法是十分必要的。通常情况下,焊接接头在完全焊透时,焊根已不再是接头易萌生疲劳裂纹的薄弱部位,而焊趾成为最易形成疲劳裂纹的起裂源。为此,通过采用焊趾TIG重熔后紧急跟随激冷处理工艺,来研究改善接头疲劳强度的可行性和有效性。通过在焊态下、焊趾TIG重熔状态下、焊趾TIG重熔区激冷处理状态下对焊接接头力学性能,尤其是疲劳性能的对比试验,研究激冷处理对焊趾区残余应力状态、焊接接头疲劳强度、及焊接接头组织与常规力学性能的影响。研究结果表明:经TIG重熔后跟随激冷处理,焊趾重熔区残余应力随着激冷处理时重熔区温度的提高而降低。当重熔区温度超过450℃时,焊趾处的残余拉伸应力转变成压缩应力状态。重熔区及其热影响区的组织明显细化,接头的强度、塑性和冲击韧性均满足标准规定的要求。同时,采用此焊后处理工艺在焊趾TIG重熔区形成圆滑过渡,降低应力集中系数,从而使接头疲劳强度明显提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 焊接结构的疲劳问题
• 1.2.1 疲劳强度
• 1.2.2 影响疲劳强度的因素
• 1.3 焊接结构疲劳强度改善的工艺途径
• 1.3.1 设计合理的结构及接头形式
• 1.3.2 改善焊趾几何形状降低应力集中
• 1.3.3 调整焊接残余应力场形成压缩应力
• 1.3.4 降低应力集中的同时形成压缩应力
• 1.3.5 提高接头疲劳强度的最新方法
• 1.4 焊趾TIG重熔技术及其工艺改进
• 1.5 主要研究内容
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 试验用钢
• 2.1.2 焊接材料
• 2.2 实验方法及设备
• 2.2.1 焊接试板制备及工艺
• 2.2.2 焊趾TIG重熔处理
• 2.2.3 焊趾TIG重熔层激冷处理
• 2.2.4 焊趾区残余应力测试
• 2.2.5 焊接接头组织与性能检测
• 本章小结
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 激冷处理对焊趾残余应力状态的影响
• 3.1.1 焊态下焊趾残余应力状态
• 3.1.2 焊趾TIG重熔后残余应力状态
• 3.1.3 焊趾TIG重熔层激冷处理后残余应力状态
• 3.2 激冷处理对焊接接头疲劳强度的影响
• 3.2.1 焊态下接头的疲劳强度
• 3.2.2 焊趾TIG重熔后接头的疲劳强度
• 3.2.3 焊趾TIG重熔层激冷处理后接头的疲劳强度
• 3.3 激冷处理对焊接接头组织和常规力学性能的影响
• 3.3.1 拉伸
• 3.3.2 弯曲
• 3.3.3 冲击
• 3.3.4 显微硬度
• 3.3.5 金相组织
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢