王幫軍 ，張 楠 ，陳 林

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究生院，北京100081；2.四川廣正科技有限公司，四川新津611400）

0 前言

隨著全國(guó)鐵路大范圍的提速，為了有效保證行車安全，對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械的需求日益增加。鐵路線路道床是列車安全、高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，快速鐵路需要一個(gè)穩(wěn)定、均勻、密實(shí)的道床，但各種列車在鐵路線路上高速而頻繁的運(yùn)行更加重了對(duì)鐵路道床的損害，因此快速鐵路線路需要進(jìn)行更高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)。搗鎬是大型養(yǎng)路機(jī)械-搗固車上的一種易耗部件，搗鎬的使用壽命對(duì)搗固車的工作效率影響很大。本次研究?jī)?nèi)容針對(duì)耐磨硬質(zhì)合金搗鎬的研制，以增長(zhǎng)搗鎬的使用壽命。

1 試驗(yàn)材料、設(shè)備及方案

試驗(yàn)選用35CrMo中碳合金鋼、YG15C硬質(zhì)合金、AgCuZnMnNi釬料，QJ102釬劑，高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，如圖1所示。設(shè)定試驗(yàn)焊接工藝及試驗(yàn)參數(shù)如表1所示。

焊接時(shí)用熱電偶測(cè)溫，測(cè)量試件焊接面的溫度，待溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，溫控儀通過(guò)繼電器的開(kāi)斷控制加熱設(shè)備的運(yùn)行和中斷從而開(kāi)始保溫，待到達(dá)預(yù)定保溫時(shí)間后，繼電器自動(dòng)斷開(kāi)，加熱停止，待焊好的試件冷卻下來(lái)后，用檸檬酸清洗掉表面的釬劑，得到干凈的焊后試件。

圖1 感應(yīng)加熱設(shè)備

表1 焊接工藝參數(shù)及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

剪切試驗(yàn)原理如圖2所示，在剪切試樣上方有向下的壓載荷，使得硬質(zhì)合金與35CrMo鋼之間的釬縫之間承受剪切力，當(dāng)剪力大于或等于釬縫的承受力時(shí)，釬縫就會(huì)被剪開(kāi)，此時(shí)的最大力為釬縫所能承受的最大載荷Fmax，在剪切試驗(yàn)前測(cè)出硬質(zhì)合金與35CrMo鋼連接面的面積A，由式（1）即可算出釬縫的剪切強(qiáng)度。

式中 τ 為剪切強(qiáng)度（單位：MPa）；[τ]為固有剪切強(qiáng)度（單位：MPa）；Fmax為最大負(fù)載（單位：kN）；A 為接觸表面積（單位：mm2）。

圖2 剪切實(shí)驗(yàn)示意

2 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析

利用H0NGSHAN 1000千牛液壓?jiǎn)蜗蛎}沖試驗(yàn)機(jī)對(duì)上述剪切試樣進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)如表2～表5所示，且繪制出折線圖，如圖3～圖6所示。

表2 630℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)表

圖3 630℃剪切強(qiáng)度分布

2.1 630℃焊接工藝

630℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表2所示，剪切強(qiáng)度分布如圖3所示。

2.2 650℃焊接工藝

650℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表3所示，剪切強(qiáng)度分布如圖4所示。

2.3 670℃焊接工藝

670℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表4所示，剪切強(qiáng)度分布如圖5所示。

2.4 700℃焊接工藝

700℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)如表5所示，剪切強(qiáng)度分布如圖6所示。

2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散原因分析

由以上數(shù)據(jù)可以看出，在不同的溫度下焊接試樣的剪切強(qiáng)度都存在一定程度的離散，在剪切試驗(yàn)后通過(guò)斷口分析可以看出，在不同的溫度下焊接都會(huì)存在一定缺陷，主要缺陷為氣孔和夾渣，沒(méi)有未焊透、裂紋等缺陷。焊縫中存在的夾渣和氣孔不同程度地影響了釬焊焊縫強(qiáng)度。夾渣缺陷主要是在釬焊過(guò)程中釬劑未能及時(shí)流出焊縫導(dǎo)致。氣孔缺陷產(chǎn)生的原因是由于在焊接過(guò)程中，釬劑中所含氟化物在破除焊接面的氧化膜過(guò)程中產(chǎn)生的含氟氣體未能及時(shí)排除所致。

表3 650℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)

圖4 650℃剪切強(qiáng)度分布

表4 670℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)

圖5 670℃剪切強(qiáng)度分布

表5 700℃焊接試驗(yàn)剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)

圖6 700℃剪切強(qiáng)度分布

3 結(jié)論

在不同的焊接工藝下所得到的焊接接頭剪切強(qiáng)度不同，在670℃、保溫30 s的焊接工藝下焊接接頭剪切強(qiáng)度達(dá)到最大，平均值為343.84 MPa?？傮w呈現(xiàn)剪切，其強(qiáng)度在允許的焊接溫度下，焊接接頭的剪切強(qiáng)度隨著溫度的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。

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[3]鄒僖.釬焊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

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[5]肖東明.35CrMnSi綱與YG13C硬質(zhì)合金釬焊強(qiáng)度的研究[J].阜新礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1990，9（3）：110-116.