小孔法起重机轨道高碳钢焊接残余应力分析

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1、起重机轨道高碳钢焊接残余应力分析摘要：起重机轨道焊接广泛应用与桥吊、场桥等产品中。但起重机轨道在焊接时接头内产生较大的残余应力并在使用过程中极易形成疲劳裂纹对公司产品质量造成一定的不良影响。针对以上问题本文利用盲孔测法对焊接接头残余应力的大小及分布情况进行测量及分析并最终提出降低焊接残余应力的方法。试验结果表明：焊缝中心残余应力最大，距离焊缝中心越远则残余应力越小；对接接头上表面残余应力较大，最高可达212Mpa；堆焊处焊接残余应力较对接接头高，最高可达517Mpa。关键词：起重机轨道高碳钢焊接残余应力盲孔法Abstract：Theweldingofcranerailwaywaswildlyu

2、sedinbridgeand.However,ithasalotofweldingremainstressintheweldingjointandwillcausefatigue.Thissituationexertsabadinfluencetoourcompany’sproducts.Focusonthatquestion,thispaperusingthewayofblind-holetotestandanalysisthevalueanddistributionoftheremainstress.Atlast,givesomewaystodecreaseremainstress.The

3、testresultsshowthatthecentralofseamhasthebiggestremainstress,thefartherawayfromtheseam,thefewerremainstress;theupsurfaceofbuttjointhasabiggestremainstress,itcanreach212Mpa;theremainstressinbuttjointismorethanwelddeposit,itcanreach517Mpa.Keywords：cranerailway,theweldingofhighcarbonsteel,remainstress,

4、thewayofblind-hole0、绪论焊接残余应力的产生主要时因为在焊接过程中焊接接头受热不均匀并在冷却过程中产生残余应力[1-3]。起重机轨道截面多为工字形，轨道的顶部是凸状的，底部配有一定宽度的平板以增加与基础的接触面，具有良好的抗弯强度，虽然生产标准和规格型号上有所不同，但起重机轨道通常均用C、Mn含量较高的U71Mn钢轧制而成。由于考虑到起重机运行的平稳性，起重机轨道有别于火车轨道，轨道的连续性与接头的平滑过渡至关重要，因此，起重机轨道通常需要焊接[4-5]。在公司生产的场桥、岸桥、卸船机及龙门吊等产品中均用到了轨道高碳钢的焊接，涉及的轨道主要包括90kg/mm2级和110Kg/

5、mm2级。但起重机轨道在焊接时接头内产生较大的残余应力并在使用过程中极易形成疲劳裂纹对公司产品质量造成一定的不良影响。针对以上问题，本文首先对起重机轨道进行堆焊及对接试验，然后利用盲孔法测量焊接接头残余应力的分布情况并分析其原因。最后，提出消除焊接残余应力的方法。1、实验材料、设备及方法本实验采用150mm长110kg级轨道钢作为母材分别进行对接、堆焊试验。对对接接头、堆焊分别采用焊条电弧焊、CO2气体保护焊进行焊接。选用直径分别为4mm、5mm的大西洋焊材CHE50和直径为4mm的J857作为110Kg轨道钢对接接头的填充材料，选用直径为1.4mm的京雷焊材GFL-71作为110kg轨道钢堆

6、焊的填充材料，表1是母材与焊材的化学成分。选用浓度为99.99%的CO2作为保护气体。选择松下5000作为焊机，选择配套的送丝机，如图1所示。表1母材与焊材化学成分[在此处键入]Table1.Thechemicalcompositionof材料110Kg级轨道钢CHE50J857GFL-71a）焊接电源b）送丝机、焊枪图1焊接系统Fig.1Theweldingsystem焊接前对母材表面进行打磨，直到露出金属光泽，除去表面油污。利用氧乙炔火焰加热法对母材进行预热，除去母材内的水汽，预热温度为300o。分别按图2工装形式将轨道固定在焊接工作台上进行焊接。图2110kg轨道焊接Fig.2thewe

7、ldingof110kgpathway表1是110Kg轨道钢对接接头焊接参数表，从表中可以发现轨道对接时分三部分对其焊接，每一部分的焊接参数也不一样，特别是最后选用耐磨性较好的焊材J857进行盖面焊，这主要是因为考虑到轨道在使用过程中经常与轮子间发生[在此处键入]摩擦，需用耐磨性好的焊材可以增强焊缝的抗磨性，延长轨道使用时间。表1110kg轨道对接接头焊接参数Table.1Theweldingpa