陳北平 馬寅 吳發(fā)杰

摘要：火焰調(diào)修是軌道車輛焊接構(gòu)架調(diào)修中常用的工藝，以往火焰調(diào)修工藝的制定都是依靠經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有詳實(shí)的理論數(shù)據(jù)，不能靈活的運(yùn)用。本文在SMA490BW材料研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)各溫度及不同冷卻方式條件下調(diào)修試板的力學(xué)性能研究，制定火焰調(diào)修工藝，給火焰調(diào)修提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：火焰調(diào)修、軌道車輛、焊接構(gòu)架、SMA490BW

1.引言

軌道車輛焊接構(gòu)架尺寸精度要求很高，一般構(gòu)架劃線公差不超過(guò)2.5mm，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的焊接構(gòu)件要控制尺寸精度，一方面通過(guò)優(yōu)化焊接工藝來(lái)控制，另一方面需要通過(guò)最終的調(diào)修來(lái)保證?；鹧嬲{(diào)修是焊接構(gòu)架調(diào)修最常用的手段，火焰調(diào)修的工藝參數(shù)直接影響到焊接構(gòu)架的性能，而以往火焰調(diào)修工藝的都是靠經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有詳實(shí)的理論數(shù)據(jù)。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究調(diào)修溫度參數(shù)對(duì)材料性能的影響，為現(xiàn)場(chǎng)火焰調(diào)修工藝提供依據(jù)。

2.試件制作

按照標(biāo)準(zhǔn)試板350mm×300mm×16mm尺寸準(zhǔn)備試件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)及材料相變點(diǎn)確定調(diào)修溫度為750℃、850℃及900℃（實(shí)際溫度在以上各溫度±20℃范圍浮動(dòng)即可）。在試板中心線沿350mm長(zhǎng)度方向進(jìn)行加熱， 采用線狀加熱操作方法，火焰加熱區(qū)域?qū)挾雀鶕?jù)實(shí)際情況確定為30mm。為保證加熱區(qū)寬度，采用環(huán)形（螺旋形）加熱方式，要求保證沿著板的厚度方向加熱烤透。最后在風(fēng)冷、水冷條件下冷卻。

3. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

以上每組試驗(yàn)狀態(tài)兩塊試板，然后按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試試件的基本力學(xué)性能，為分析方便，測(cè)試數(shù)據(jù)均為多次試驗(yàn)下的平均值。

3.1. 拉伸

按照《焊接接頭拉伸試驗(yàn)方法》（GB/T2651）規(guī)定的程序?qū)煸嚇舆M(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：

3.1.1.制定的調(diào)修溫度下風(fēng)冷、水冷調(diào)修下與SMA490BW母材相比（ReL≥365 MPa、Rm490～610 MPa、延伸率≥15%），其屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率都滿足要求；

3.1.2.風(fēng)冷、水冷調(diào)修狀態(tài)下屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度沒(méi)有明顯的變化，水冷狀態(tài)下屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度略高于風(fēng)冷狀態(tài)下；

3.1.3.不論風(fēng)冷、水冷，隨著加熱溫度的增加延伸率呈下降趨勢(shì)。

3.2. 彎曲

參照《焊接接頭彎曲及壓扁試驗(yàn)方法》（GB/T2653）規(guī)定的程序?qū)澢嚇舆M(jìn)行彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意將火焰加熱區(qū)的中心軸線對(duì)準(zhǔn)彎軸軸線，使加熱區(qū)和熱影響區(qū)都在試驗(yàn)的受彎的部分。背彎時(shí)，使火焰加熱區(qū)的背部受拉彎曲，正彎時(shí)，使加熱區(qū)正面受拉彎曲。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到，無(wú)論是火焰加熱區(qū)的正面還是背面為受拉面，試件經(jīng)過(guò)180°彎曲后均完好，沒(méi)有出現(xiàn)裂紋等宏觀損傷現(xiàn)象

3.3. 沖擊

在本試驗(yàn)中，沖擊試驗(yàn)用于評(píng)定火焰加熱區(qū)及其熱影響區(qū)的韌性和缺口敏感性。試樣為V型缺口，缺口開在火焰加熱區(qū)中心及加熱區(qū)與熱影響區(qū)交匯位置。缺口加工應(yīng)采用成型刀具、以獲得真實(shí)的沖擊值。沖擊試樣尺寸、形式及試驗(yàn)方法參照GB/T2650《焊接接頭沖擊試驗(yàn)方法》中規(guī)定的程序?qū)_擊試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1.

表1 各調(diào)修參數(shù)下沖擊功

冷卻

方式 狀態(tài) 影響區(qū)域 20（J） 0（J） -40（J）

母材 191 168 161

風(fēng)冷 750 加熱區(qū) 233 231 213

熱影響區(qū) 260 252 240

850 加熱區(qū) 176 151 89

熱影響區(qū) 238 236 206

900 加熱區(qū) 156 149 91

熱影響區(qū) 223 213 146

水冷 750 加熱區(qū) 231 224 194

熱影響區(qū) 230 229 215

850 加熱區(qū) 130 124 144

熱影響區(qū) 226 227 220

900 加熱區(qū) 60 46 25

熱影響區(qū) 224 221 203

從表1數(shù)據(jù)可以分析：

3.3.1.隨著調(diào)修溫度的升高，風(fēng)冷、水冷狀態(tài)下加熱區(qū)及熱影響前沖擊功均下降；

3.3.2.0℃以上相同沖擊溫度下加熱區(qū)沖擊功相差不大，-40℃時(shí)水冷條件下沖擊功急劇減小加熱區(qū)最小沖擊功才25J；熱影響區(qū)相同沖擊溫度下沖擊功變化不明顯；

3.3.3.加熱區(qū)及熱影響區(qū)無(wú)論風(fēng)冷或水冷狀態(tài)沖擊功在850℃時(shí)出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，調(diào)修時(shí)應(yīng)避免調(diào)修溫度高于850℃；

3.4. 硬度

硬度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T2654《焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗(yàn)方法》。對(duì)硬度檢測(cè)方法按照GB/T4340.1-99進(jìn)行，本試驗(yàn)中檢測(cè)材料的維氏硬度。

4.結(jié)論

4.1.750℃、850℃、900℃調(diào)修溫度下試件屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彎曲及硬度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求；

4.2.850℃為沖擊功比較明顯的拐點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)制定調(diào)修工藝時(shí)應(yīng)避免調(diào)修溫度高于850℃；

4.3.900℃調(diào)修溫度下水冷，-40℃下沖擊功急劇下降，現(xiàn)場(chǎng)不建議進(jìn)行水冷冷卻。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊滌心、孫遠(yuǎn)方. 火焰矯正溫度對(duì)低合金高強(qiáng)鋼焊件組織及性能的影響[J].金屬熱處理，2011，36（8）：29-33.

[2] 姜瀾，王炎金，劉愛金，等.火焰矯形對(duì)高速列車用鋁合金焊接接頭組織和性能的影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào)，2003，24（2）：59-61.

[3] 拉達(dá)伊 D.焊接熱效應(yīng)、溫度場(chǎng)、殘余應(yīng)力，變形[M].熊第京 譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.