液压支架用Q690Q550高强钢焊接接头裂纹分析

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1、万方数据52·焊接质量控制与管理．焊接技术第39卷第6期2010年6月文章编号：1002-025X(2010)06—0052—04液压支架用Q6904-Q550高强钢焊接接头裂纹分析张蕾1，李亚江1，蒋庆磊1，徐宗林2，付金良z(1．山东大学材料科学与工程学院，山东济南250061；2．郑州煤矿机械集团股份有限公司，河南郑州450013)摘要：对Q690+Q550高强钢进行直Y形坡口铁研试验，分析焊接材料和热输入对Q690+Q550钢焊接接头裂纹的影响；采用金相显微镜、电子探针仪等测试手段，对焊接接头的显微组织、裂纹形态及断口形貌进行研究。试验结果表明：采用ER50-6．MK·

2、G60和MK·GHS70焊熊，焊接热输入控制在11—19kJ，cm范围内，焊接接头裂纹率<20％；裂纹起源于淬硬倾向较大的Q690侧熔合区，平行或越过熔合区向焊缝扩展；焊缝和热影响区的冲击断口形貌为韧一脆断裂机制。关键词：痕压支架；高强钢；焊丝；焊接热输入；显微组织；裂纹；断口形貌中图分类号：7rG457．11文献标志码：BO概述随着煤矿产业的快速发展．对采煤机械的性能要求。如液压支架的高强度和使用可靠性，提出了迫切需求[】]。我国液压支架制造技术水平相对落后，尤其在支架材料、加工工艺、性能和使用寿命等方面与世界先进国家相比还有很大差距。液压支架是以高压液体为动力，由若干液压元

3、件与一些金属构件组合而成的一种支撑和控制顶板的采煤工作面设备，具有强度高、移动速度快、支护性能好、安全可靠等特性。随着支架向大工作阻力和高可靠性要求的发展。如何在保证强度的前提下减轻液压支架的自身质量是迫切需要解决的问题，采用高强钢是最有效的途径。因此。需要对高强钢材料的焊接性进行试验研究．优化焊接工艺。提高焊接接头的综合力学性能与承载能力．以满足高可靠性支架设计需要：2-3]。Q690和Q550钢是国内采煤机械中常用的液压支架用钢。对于低合金高强钢焊接来说。碳当量较高，焊接性较低，故应采用合理的焊接工艺参数来防止焊接缺陷的产生。从而保证接头的性能要求。在焊接结构件中普遍存在而

4、危害很大的缺陷之一是焊接冷裂纹，它与焊接工艺参数密切相关。因此。选择合理的焊接方法和合适的焊接材料，控制好焊接工艺参数，加强对焊接过程的控制，可使液压结构件满足设收稿日期：2009—12--03基金项目：山东省自然科学基金(Y2007F54)计要求"]。本文对Q690+Q550高强钢焊接裂纹萌生、扩展及形态进行了研究，分析了在不同的焊接热输入条件下，采用ER50—6，MK·G60及MK·GHS703种强度级别焊丝对焊接接头裂纹产生的影响，并采用金相显微镜、电子探针仪对焊接接头显微组织、裂纹形态及断口形貌进行研究。为选择合理的焊接工艺参数及确定裂纹的防止措施提供试验数据和理论依据

5、。l试验材料与方法试验所用的母材为调质态Q690和控轧态Q550高强钢，2种钢的化学成分和力学性能见表1。通过进行直Y形坡口铁研试验。研究Q690+Q550高强钢与ER50—6，MK·G60，MK·GHS70焊丝的匹配性。分析焊接热输入对接头显微组织及铁研试样裂纹率的影响，同时对焊接接头裂纹形态及冲击断El形貌进行分析。裹1QSS0和Q00高强钢的化学成分及力学性能化学成分(质量分数)(％)母材CSiMnNiCrMoPSQ550010790．3721．763n02o．02Q6900．0890．2371．470．2580．4260．3230．0210．009力学性能母材Rd／MP

6、aR

7、

8、／MPaA(％)An柑(一20℃)Q550550670—830≥16≥40Q690690770—940≥14≥40万方数据WeldingTechnologyV01．39No．6Jun．2010·焊接质量控制与管理·53试板尺寸为200minx75mmx20mm，坡口角度为对于3种强度级别焊缝金属的显微组织观察结果表60。，焊后试板尺寸为200minxl50ram×20mm。试验明，ER50—6焊丝的焊缝组织特征是先共析铁索体、所用焊接设备为山东奥太电气有限公司生产的NBC一针状铁素体和珠光体，大量的先共析铁素体沿奥氏体500型气体保护焊机，所用保护气体为妒(Ar)80％

9、+晶界呈网状分布，抗裂纹扩展性较差。MK·G60和9(C02)20％，气体流量为18—20L／min。试验在焊接MK·GHS70焊丝的焊缝组织主要是大量针状铁素体车间进行，焊前不预热，环境温度为23—25℃，电和贝氏体。随着焊缝中合金元素Mo，Ni，Cu含量的弧电压为24—29V，焊接电流为260～300A，焊接速增加。提高了奥氏体的稳定性。先共析铁素体已不再度为0．5—0．9cm／s。试验用焊丝熔敷金属的化学成分析出．大量的针状铁索体提高了焊接接头韧性"]。及力学性能见表2，焊丝直径为1．