高速客车转向架多次补焊接头力学性能研究

论文摘要

SMA490BW钢具有较高的强度、塑性和韧性等综合力学性能,同时也有良好的耐大气腐蚀性能,专门用于制造高速动车组转向架的焊接构架。焊接构架结构复杂,焊缝数量多且分布密集,在施焊过程中因受焊接操作空间限制等因素的影响,不可避免地会在焊缝局部区域产生气孔等焊接缺陷。当焊缝存在不允许的缺陷时,需在缺陷清除干净后采用补焊的方法进行修复,同时也会经常出现多次返修的情况。对于焊缝多次返修问题,目前主要参照TB1983-1987《电力机车转向架焊接技术条件》中4.9条“构架重要配件、构架总组焊,在缺陷处进行焊修不得超过两次”和GB150-1998《钢制压力容器》中10.3.4.2条“焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次”的要求对焊接返修次数进行管理。显然,即便当焊接构架中出现一条经两次补焊后仍未满足要求的焊缝,该部件甚至整个焊接构架就得报废,结果造成很大的经济损失。本文通过焊接热模拟试验及实际焊接接头多次补焊工艺试验,分析了SMA490BW钢焊接接头多次补焊后的金相组织与力学性能。同时,利用ABAQUS有限元软件,分析了不同的挖补深度、挖补宽度和挖补次数对接头残余应力的影响。本次试验结果表明：SMA490BW对接焊缝经历两次和三次补焊后,其拉伸、弯曲、冲击等力学性能仍满足标准规定的要求。与焊态下残余应力分布特征相比,补焊后在焊缝及近缝区的残余拉应力值均明显提高,且随着挖补深度、挖补宽度和挖补次数的增加,纵向残余拉应力增幅不大,但横向残余拉应力则显著增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 焊接缺陷及补焊工艺
• 1.2.1 焊接缺陷
• 1.2.2 补焊工艺
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 多次补焊热模拟试验方法
• 2.2.2 正常焊接和补焊工艺试验方法
• 2.2.3 补焊接头力学性能测试方法
• 2.2.4 补焊接头金相组织分析方法
• 第三章 模拟焊接过热区多次热循环后的冲击韧性
• 3.1 引言
• 3.2 热模拟粗晶区冲击韧性
• 3.3 冲击断口形貌特征
• 3.4 热模拟粗晶区金相组织
• 3.5 本章小结
• 第四章 正常焊接和多次补焊后接头的力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 接头力学性能
• 4.2.1 冲击韧性及断口形貌
• 4.2.2 拉伸和弯曲性能
• 4.3 接头金相组织
• 4.4 本章小结
• 第五章 补焊温度场和残余应力场的数值计算
• 5.1 引言
• 5.2 焊接温度场和应力场分析理论
• 5.2.1 焊接温度场
• 5.2.2 焊接应力场
• 5.3 有限元计算模型
• 5.3.1 建模
• 5.3.2 边界条件
• 5.3.3 单元生死处理
• 5.4 补焊温度场计算结果与分析
• 5.4.1 挖补深度变化时的温度场
• 5.4.2 挖补宽度变化时的温度场
• 5.4.3 挖补次数变化时的温度场
• 5.5 补焊残余应力计算结果与分析
• 5.5.1 挖补深度变化时的残余应力
• 5.5.2 挖补宽度变化时的残余应力
• 5.5.3 挖补次数变化时的残余应力
• 5.6 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