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![超聲沖擊改善16MnR焊接接頭疲勞壽命的原因細分研究.pdf_第1頁](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/14/17/25b8160c-0e6d-4d0e-b3c5-b8fa953e08bb/25b8160c-0e6d-4d0e-b3c5-b8fa953e08bb1.gif)
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文檔簡介
1、隨著我國綜合國力的不斷提高,鐵路作為拉動內需、刺激經濟的重要紐帶,具有能耗低、速度高、污染輕、運能大等諸多經濟優(yōu)點,越來越受到國家的重視。轉向架作為鐵路列車的重要組成部分,其抵抗疲勞斷裂的能力正隨著鐵路列車的提速而面臨更大的挑戰(zhàn),作為轉向架基本連接形式的焊接更是如此。
本文以16MnR這種轉向架常用的低合金鋼作為試驗材料,研究經過超聲沖擊處理之后,得到大幅度改善的殘余應力、晶粒細化、應力集中等因素在提高16MnR對接接頭疲勞壽
2、命過程中所能起到的作用能達到何種程度。試驗數(shù)據(jù)對比分析后結論如下:
首先,分析殘余應力方面:16MnR對接接頭焊態(tài)試樣經過600℃熱處理后,其疲勞壽命較焊態(tài)試樣降低37.8%。說明熱處理消除了殘余拉應力的同時軟化了材質。同時,16MnR對接接頭經過超聲沖擊及200℃低溫熱處理后,其疲勞壽命較未熱處理試樣降低9.0%。說明焊趾區(qū)域有劇烈塑性變形,并引入了對提高疲勞強度有益的殘余壓應力,同時其晶粒得到細化,強化了表面組織。
3、 其次,分析晶粒細化方面:16MnR對接接頭經過15min超聲沖擊及200℃低溫熱處理,當焊趾區(qū)域平滑過渡時,其疲勞壽命較線切割給定過渡半徑及500℃熱處理試樣提高至少179%;如果焊趾區(qū)域有明顯缺陷時,則只能提高111.9%。說明超聲沖擊處理使焊趾區(qū)域出現(xiàn)明顯的晶粒細化現(xiàn)象,而焊趾區(qū)域的劇烈塑性變形,使其表面形貌也得到了一定的改善。同時,16MnR對接接頭磨平焊縫,經過超聲沖擊及200℃低溫熱處理,由于焊趾區(qū)域存在凹陷以及缺口等缺陷
4、,經過6min超聲沖擊處理后試樣較超聲沖擊處理3min試樣的疲勞壽命提高49.7%。說明超聲沖擊處理改善了焊趾處的凹陷等缺陷,在一定時間范圍內,沖擊時間越長,焊趾處的塑性變形越劇烈,晶粒細化程度越高,對焊趾處形貌改善越好。
最后,分析應力集中方面:16MnR對接接頭經線切割消除缺陷之后,其疲勞壽命較焊態(tài)試樣提高了7倍以上;磨平焊縫之后,焊縫及附近光滑的試樣其疲勞壽命甚至提高10倍以上。線切割之后仍存在缺陷的試樣其疲勞壽命較焊態(tài)
5、試樣降低了23.9%;磨平焊縫之后仍存在缺陷的試樣其疲勞壽命降低了10.4%。說明隨著高應力集中處的消除,可能導致的疲勞裂紋隨之消失,同時降低疲勞裂紋的形核幾率,焊趾區(qū)域的幾何形貌越平滑,其疲勞壽命越高。同時,16MnR對接接頭經過10min大范圍超聲沖擊及200℃的低溫熱處理,其疲勞壽命較超聲沖擊小范圍試樣提高247%。說明在一定時間范圍內,作用在同一位置上時間越長,焊趾附近超聲沖擊區(qū)域內的塑性變形更高,進一步減少了由于焊趾區(qū)域的缺陷
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