铁路客车转向架构架材料焊接接头的组织与性能研究

论文摘要

列车高速化是我国目前铁路客运发展的战略方向。随着车辆运行速度的不断提高,转向架焊接构架所承受的载荷更加复杂,这对转向架焊接构架的材质及焊接接头的力学性能提出了更高要求。因此,选择合适构架材质,进一步提高焊接质量对提速列车的安全运行有着极其重要的应用价值和现实意义。本文主要研究内容如下:采用JM-56实心焊丝和混合气体保护焊方法在相同的焊接工艺参数下焊接了16MnR、S355、S275及16MnR+Q235B铸钢四种不同材料,对焊接接头进行了拉伸,冲击、硬度等常规力学性能和疲劳性能试验,同时对焊接接头显微组织、断口形貌进行了观察与分析。试验结果表明,在试验工艺条件下采用JM-56焊丝焊接16MnR、S355、S275和16MnR+Q235B级铸钢时,焊缝组织主要为沿柱状晶晶界析出块状或条状先共析铁素体,少量珠光体、粒状贝氏体,晶内为细小的针状铁素体。其中S355钢和S275钢焊缝中还产生了数量不等的魏氏组织;热影响区熔合区、过热区主要为块状或条状先共析铁素体、少量的珠光体、粒状贝氏体、向晶内生长的条状铁素体,其中S275钢焊接接头过热区中还有少量针状铁素体,在16MnR+Q235B级铸钢熔合区、过热区中产生了一定量的魏氏组织。采用JM-56焊丝在试验工艺条件下焊接时,16MnR焊接接头不论是-20℃还是-40℃均具有较好的低温冲击韧性;与母材相比,S355、S275焊接接头-20℃和-40℃冲击功是均降低较多;而16MnR+Q235B铸钢焊接接头不论是-20℃还是-40℃都具有良好的低温冲击韧性。试验用四种材质的焊接接头-20℃和-40℃冲击功均大于转向架构架的有关标准值。采用JM-56焊接16MnR、S355和16MnR+Q235B铸钢时,在指定寿命为5×106次循环下其焊接接头的条件疲劳极限σ-1分别为:223.5 MPa、283.9 MPa、220.5MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 1 本课题研究的目的及意义
• 2 转向架构架国内外发展现状
• 2.1 转向架发展概况
• 2.1.1 德国转向架发展现状
• 2.1.2 法国转向架发展现状
• 2.1.3 日本转向架发展现状
• 2.1.4 我国转向架的发展
• 2.2 高速客车的轻量化及其对转向架构架材料选用的影响
• 2.3 转向架构架材质的国内外应用状况及其焊接性分析
• 2.3.1 国外转向架构架材质及其焊接性
• 2.3.2 我国转向架构架材质及其焊接性
• 3 转向架构架焊接工艺的确定
• 3.1 气体保护焊及实芯焊丝的应用
• 3.2 焊丝的选用原则
• 3.3 混合气体保护焊方法与保护气体的选择
• 4 本课题研究的背景、来源和主要内容
• 第一章 试验材料和方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 工艺试验
• 1.2.2 显微组织与断口分析
• 1.2.3 拉伸试验
• 1.2.4 低温冲击试验
• 1.2.5 显微硬度试验
• 1.2.6 焊接接头疲劳试验
• 本章小结
• 第二章 试验结果及分析
• 2.1 焊接接头显微组织及分析
• 2.1.1 16MnR 焊接接头显微组织及分析
• 2.1.2 S355 焊接接头显微组织及分析
• 2.1.3 S275 焊接接头显微组织及分析
• 2.1.4 16MnR+Q235B 铸钢焊接接头显微组织及分析
• 2.2 拉伸试验结果及分析
• 2.3 冲击试验结果及分析
• 2.3.1 -20℃时焊接接头冲击试验结果及分析
• 2.3.2 -40℃时焊接接头冲击试验结果及分析
• 2.4 硬度试验结果及分析
• 2.4.1 对接接头的硬度分布
• 2.4.2 十字接头的硬度分布
• 2.5 疲劳试验结果及分析
• 2.5.1 16MnR 钢焊接接头疲劳试验结果及分析
• 2.5.2 S355 钢焊接接头疲劳试验结果及分析
• 2.5.3 16MnR+Q235B 级铸钢疲劳试验结果及分析
• 本章小结
• 第三章 讨论
• 3.1 16MnR、S355、S275 和 Q235B 级铸钢焊接性分析
• 3.2 焊接接头显微组织类型及其常规力学性能
• 3.2.1 焊缝组织类型及其常规力学性能
• 3.2.2 热影响区组织类型及其常规力学性能
• 3.3 焊接工艺条件的讨论
• 3.3.1 焊接接头开坡口与否对抗剪性能的影响
• 3.3.2 焊接线能量对焊接接头性能的影响
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 对接接头焊接工艺参数（用于组织、冲击、硬度、疲劳试验）
• 附录2 十字接头焊接工艺参数（用于拉伸试验）
• 附录3 疲劳试验结果
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢