SMA490BW鋼板火焰調修工藝研究

陳北平 馬寅 吳發杰

摘要：火焰調修是軌道車輛焊接構架調修中常用的工藝，以往火焰調修工藝的制定都是依靠經驗，沒有詳實的理論數據，不能靈活的運用。本文在SMA490BW材料研究的基礎上，通過實驗手段對各溫度及不同冷卻方式條件下調修試板的力學性能研究，制定火焰調修工藝，給火焰調修提供理論支撐。

關鍵詞：火焰調修、軌道車輛、焊接構架、SMA490BW

1.引言

軌道車輛焊接構架尺寸精度要求很高，一般構架劃線公差不超過2.5mm，對于一個復雜的焊接構件要控制尺寸精度，一方面通過優化焊接工藝來控制，另一方面需要通過最終的調修來保證。火焰調修是焊接構架調修最常用的手段，火焰調修的工藝參數直接影響到焊接構架的性能，而以往火焰調修工藝的都是靠經驗，沒有詳實的理論數據。本文通過實驗來研究調修溫度參數對材料性能的影響，為現場火焰調修工藝提供依據。

2.試件制作

按照標準試板350mm×300mm×16mm尺寸準備試件，根據現場經驗及材料相變點確定調修溫度為750℃、850℃及900℃（實際溫度在以上各溫度±20℃范圍浮動即可）。在試板中心線沿350mm長度方向進行加熱， 采用線狀加熱操作方法，火焰加熱區域寬度根據實際情況確定為30mm。為保證加熱區寬度，采用環形（螺旋形）加熱方式，要求保證沿著板的厚度方向加熱烤透。最后在風冷、水冷條件下冷卻。

3. 實驗數據分析

以上每組試驗狀態兩塊試板，然后按標準測試試件的基本力學性能，為分析方便，測試數據均為多次試驗下的平均值。

3.1. 拉伸

按照《焊接接頭拉伸試驗方法》（GB/T2651）規定的程序對拉伸試樣進行抗拉強度試驗，試驗數據可以得出：

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

3.1.2.風冷、水冷調修狀態下屈服強度、拉伸強度沒有明顯的變化，水冷狀態下屈服強度、抗拉強度略高于風冷狀態下；

3.1.3.不論風冷、水冷，隨著加熱溫度的增加延伸率呈下降趨勢。

3.2. 彎曲

參照《焊接接頭彎曲及壓扁試驗方法》（GB/T2653）規定的程序對彎曲試樣進行彎曲試驗。試驗時，應注意將火焰加熱區的中心軸線對準彎軸軸線，使加熱區和熱影響區都在試驗的受彎的部分。背彎時，使火焰加熱區的背部受拉彎曲，正彎時，使加熱區正面受拉彎曲。

從實驗結果看到，無論是火焰加熱區的正面還是背面為受拉面，試件經過180°彎曲后均完好，沒有出現裂紋等宏觀損傷現象

3.3. 沖擊

在本試驗中，沖擊試驗用于評定火焰加熱區及其熱影響區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中心及加熱區與熱影響區交匯位置。缺口加工應采用成型刀具、以獲得真實的沖擊值。沖擊試樣尺寸、形式及試驗方法參照GB/T2650《焊接接頭沖擊試驗方法》中規定的程序對沖擊試樣進行沖擊試驗，實驗數據見表1.

表1 各調修參數下沖擊功

冷卻

方式 狀態 影響區域 20（J） 0（J） -40（J）

母材 191 168 161

風冷 750 加熱區 233 231 213

熱影響區 260 252 240

850 加熱區 176 151 89

熱影響區 238 236 206

900 加熱區 156 149 91

熱影響區 223 213 146

水冷 750 加熱區 231 224 194

熱影響區 230 229 215

850 加熱區 130 124 144

熱影響區 226 227 220

900 加熱區 60 46 25

熱影響區 224 221 203

從表1數據可以分析：

3.3.1.隨著調修溫度的升高，風冷、水冷狀態下加熱區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沖擊功相差不大，-40℃時水冷條件下沖擊功急劇減小加熱區最小沖擊功才25J；熱影響區相同沖擊溫度下沖擊功變化不明顯；

3.3.3.加熱區及熱影響區無論風冷或水冷狀態沖擊功在850℃時出現明顯的拐點，調修時應避免調修溫度高于850℃；

3.4. 硬度

硬度檢測標準參照GB/T2654《焊接接頭及堆焊金屬硬度試驗方法》。對硬度檢測方法按照GB/T4340.1-99進行，本試驗中檢測材料的維氏硬度。

4.結論

4.1.750℃、850℃、900℃調修溫度下試件屈服強度、抗拉強度、彎曲及硬度均符合標準要求；

4.2.850℃為沖擊功比較明顯的拐點，在現場制定調修工藝時應避免調修溫度高于850℃；

4.3.900℃調修溫度下水冷，-40℃下沖擊功急劇下降，現場不建議進行水冷冷卻。

參考文獻：

[1] 楊滌心、孫遠方. 火焰矯正溫度對低合金高強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].材料熱處理學報，2003，24（2）：59-61.

[3] 拉達伊 D.焊接熱效應、溫度場、殘余應力，變形[M].熊第京 譯.北京：機械工業出版社，1997.