u71mn與u75v鋼軌焊接可行性及可靠性研究-資料下載頁
2025-06-23 07:42本頁面
【正文】 時：由于U75V鋼軌導(dǎo)熱性差，為了滿足U75V鋼軌的焊接要求，焊接電壓、電流、頂鍛速度、頂鍛量等參數(shù)應(yīng)適當提高。焊后熱處理：為了使軌頭硬度與母材匹配，焊后熱處理加熱溫度不宜太低，一般為高于臨界溫度30℃~50℃為宜。U75V鋼軌的碳和釩的含量高于U71Mn，釩是強碳化物元素，細化晶粒，因此正火溫度高于U71Mn。U71Mn的最佳正火溫度為850℃左右，U75V的最佳正火溫度為900~920℃。為保證焊接質(zhì)量，焊后熱處理的應(yīng)適當提高加熱溫度。 材質(zhì)對焊縫質(zhì)量的影響共同影響：由于U75V鋼軌含碳量大于U71Mn鋼軌，隨著含碳量的增加，開始熔化溫度和熔化終了的溫度范圍也增加了，半熔化區(qū)也擴大了。半熔化區(qū)化學成分不均勻，晶體比較粗大，韌性和塑性較低，是焊接接頭中機械性能最差的部位。兩種材質(zhì)不同的鋼軌焊接，焊縫區(qū)左右兩側(cè)半熔化區(qū)在面積、化學成分、金相組織上有所不同，熱影響區(qū)性能波動較大，穩(wěn)定性差。在頂鍛過程中，由于U75V鋼軌中的Si在加熱過程中易產(chǎn)生低熔點硅酸鹽，流動性提高，因此U75V鋼軌的頂鍛量一般大于U71Mn鋼軌頂鍛量。在焊接過程中預(yù)設(shè)頂鍛量，過大會導(dǎo)致U71Mn鋼軌一側(cè)塑性區(qū)過大擠壓而導(dǎo)致塑性、韌性下降，降低了焊縫的質(zhì)量，過小則會導(dǎo)致U75V鋼軌一側(cè)過熱金屬不能有效排出而形成灰斑。由于U75V鋼軌中Si含量的增加使焊接過程中形成硅酸鹽夾雜物的機會增加，導(dǎo)致接頭性能惡化。焊后熱處理中，采用U75V的最佳正火加熱溫度，高于U71Mn的最佳正火溫度，U71Mn一側(cè)熱影響區(qū)中的正火區(qū)沖擊韌性降低，接頭性能有所下降。采用預(yù)熱閃光焊：在預(yù)熱階段，為確保U75V的焊接質(zhì)量，盡可能增大預(yù)熱電流，減少預(yù)熱次數(shù)，在同樣的預(yù)熱條件下，U71Mn鋼軌容易產(chǎn)生過熱和過燒，焊縫一側(cè)易形成灰斑等缺陷。采用連續(xù)閃光焊：%以上，強度較高。連續(xù)閃光焊焊接端面加熱效率低，溫度分布不均勻，頂鍛效果較差，焊縫性能不良。焊接接頭受熱面積大，溫度梯度大，內(nèi)部溫度應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生裂紋。U75V鋼軌中的Si含量較高，在加熱過程中容易發(fā)生氧化，因此需要大電流、快速焊接，連續(xù)閃光焊焊接時間長容易導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生非金屬夾雜物，這些非金屬夾雜物未被排擠干凈而留在焊縫中，從而形成了斷口上的灰斑夾雜，可能形成鋼軌裂紋甚至引起鋼軌斷裂。采用脈動閃光焊：焊接的前兩個階段按照時間設(shè)定，兩種材質(zhì)不同的鋼軌，導(dǎo)熱性能不同。在同樣的時間內(nèi)，兩者的加熱程度不盡相同。從而影響了燒化程度和頂鍛量，進一步加劇了焊縫化學成分的不均性，降低了焊縫質(zhì)量。綜上所述，由于U75V鋼軌和U71Mn鋼軌化學成分和焊接工藝不同，焊接接頭各個區(qū)域組織性能、線膨脹系數(shù)等波動較大，會產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，降低焊縫的性能，形成線路的薄弱環(huán)節(jié)。 可行性及可靠性分析可行性分析：U75V鋼軌和U71Mn鋼軌可以采用閃光焊進行焊接。在鐵標中有相關(guān)質(zhì)量檢驗的標準；U75V鋼軌和U71Mn鋼軌含碳量較高，采用連續(xù)閃光焊會降低焊接效率和焊縫質(zhì)量，不建議單獨采用連續(xù)閃光焊進行焊接；預(yù)熱閃光焊電壓、電流較大，焊機負載大，且不便于運輸，因此不適合現(xiàn)場移動焊接。U75V鋼軌可焊性差，脈動閃光焊焊接功率可以提高焊接效率和焊接質(zhì)量，建議采用連續(xù)閃光焊加脈動閃光焊進行聯(lián)控焊接，在保證閃光平穩(wěn)的基礎(chǔ)上提高效率，節(jié)約能源。在焊接前，應(yīng)參考已有的焊接參數(shù)，選擇合理的U75V鋼軌和U71Mn鋼軌焊接參數(shù)范圍和焊后熱處理參數(shù)范圍并進行工藝試驗，將試驗接頭按照鐵標要求進行檢測。接頭滿足標準方可進行現(xiàn)場焊接，不滿足則應(yīng)進行參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化，重復(fù)上述過程，直至接頭性能達標為止?？煽啃苑治觯篣75V鋼軌和U71Mn鋼軌化學成分、物理性能、機械性能上有一定的差異，閃光焊接時無論采用何種焊接工藝，相較于同種材質(zhì)鋼軌焊接，其接頭的化學成分、組織性能在不同的區(qū)域波動較大，存在較大的溫度應(yīng)力。接頭區(qū)域容易產(chǎn)生裂縫、疏松、非金屬夾雜、灰斑等缺陷，容易產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，使其更加成為線路的薄弱環(huán)節(jié)。因此焊接工藝的選擇和焊接參數(shù)的調(diào)整是決定接頭質(zhì)量的關(guān)鍵因素。6 結(jié)論及建議根據(jù)上述分析可知，在現(xiàn)場焊接中，無論采取何種焊接方式，都應(yīng)避免將不同材質(zhì)鋼軌進行焊接。若無提前試驗而直接焊接，會導(dǎo)致焊接接頭質(zhì)量降低，增加焊接缺陷產(chǎn)生的概率，可能導(dǎo)致接頭產(chǎn)生裂紋甚至發(fā)生斷裂，存在安全隱患。如受條件限制必須進行焊接時，可采用鋁熱焊或者連續(xù)加脈動閃光焊等焊接方式，同時應(yīng)在焊接前進行參數(shù)調(diào)整并進行工藝試驗，對接頭質(zhì)量按標準進行檢驗，試驗成功方可進行線上焊接。同時應(yīng)加強焊縫探傷，加大接頭抽驗頻率，保證焊接接頭質(zhì)量滿足要求，確保行車安全。目前，4號線上同種材質(zhì)鋼軌閃光焊接主要采用連續(xù)閃光焊加脈動閃光焊聯(lián)控的焊接工藝，經(jīng)研究分析并與鐵科院焊接人員溝通，連續(xù)加脈動的閃光焊接工藝可用于線上U71Mn和U75V鋼軌的焊接，但是需進行試驗對優(yōu)化焊接參數(shù)，符合標準后可進行現(xiàn)場焊接。同時應(yīng)對異種鋼軌焊接接頭進行重點檢查和探傷，及時跟蹤接頭服役狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時跟進和處理。18
數(shù)學相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1