提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究.pdf

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1、第24卷第4期兵工学报Vol.24No.42003年11月ACTAARMAMENTARIINoV.2003!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究谭伟"""张骅韩文政"徐滨士"胡勇"（装甲兵工程学院"）（北京航空航天大学材料学院""）（北京北方车辆集团有限公司工艺研究所）摘要本文对转炉616装甲钢T型焊接接头四点弯曲低周疲劳试验结果进行了分析、研究，阐述了提高T型焊接接头低周疲劳寿命的有效措施。研究表明：焊趾砂轮打磨能够改善焊缝与热影响区（~AZ）过渡部位形

2、状，增大过渡圆弧半径，并且能去除焊趾处咬边、夹渣等焊接缺陷，降低了应力集中，从而提高疲劳寿命；钨极氩弧焊（TIG）修整虽能改善焊缝形状，但弧坑处易于产生裂纹，疲劳寿命降低；自制钛酸型TWE312不锈钢焊条的抗裂性和工艺性能较A147碱性焊条好，其焊接接头的疲劳寿命有一定的提高。疲劳裂纹起裂位于热影响区半熔化区和焊缝不完全混合区，并向基体扩展，与实际装甲车辆裂纹的萌生部位及扩展途径相一致。关键词机械制造工艺与设备；焊趾打磨；钨极氩弧焊修整；低周疲劳；焊接接头；装甲钢中图分类号TG405装甲车辆在使用过程中，某些部位有时会产生1.1所示，采用"4mmA147（BA2Mn）和自制钛酸型裂纹

3、，主要出现在结构受力较大或应力集中部位。TWE312不锈钢焊条焊接。从焊接结构设计角度考虑，裂纹高发部位的结构形式均为未开坡口的T型焊接接头，承受弯矩或同时承受扭矩和弯矩疲劳载荷，焊趾处具有极强的缺口效应，此种结构的疲劳寿命均很低。英国与德国系统地研究了焊后修整技术对焊接结构疲劳强度的影响，指出：钨极氩弧焊（TIG）修图1.1T型焊接接头四点弯曲低周疲劳试样示意图整、焊趾打磨、等离子熔修、锤击等修整技术均能不Fig.1.1DimensionsofaT-shapedarmorsteelWeldment同程度地提高焊接结构的疲劳强度［1，2］。本文在分forfourpointbendin

4、gloW-cyclefatiguetest析装甲车辆车体裂纹成因的基础上，设计了四点弯四点弯曲低周疲劳试验在MTS880电液伺服曲低周疲劳试验，对采用TIG修整、焊趾打磨等修万能疲劳机上进行，采用载荷控制，载荷!=12000整技术提高装甲车辆焊接结构疲劳寿命的可能性进N，应力比"=0.1，频率#=1~z.四点加载，支撑辊行探讨，为装甲车辆焊接结构的优化设计和裂纹修跨距100mm，加力辊跨距36mm，如图1.2所示，当挠复提供有益的借鉴。度$=10mm时试验终止。!."焊接材料及工艺参数!试验方法1.2.1焊接材料简介!.!焊接接头试样及四点弯曲低周疲劳试验自制钛酸型TWE312不锈钢

5、焊条是研制的新为模拟装甲车辆T型焊接接头，基板采用转炉型通用维修焊接材料，相当于MAGNA303.该焊条616装甲钢，高温回火，基板尺寸120mm>40mm熔滴过渡形式为附壁过渡，电弧稳定，飞溅少，熔渣>6mm；立柱采用正火态45!钢，尺寸"20mm>覆盖均匀、致密，脱渣容易，成型优良，无气孔，不发30mm；二者的接触面均应平整。T型焊接接头如图红开裂，交、直流两用。该焊条的抗裂性极其优异，2002年9月收稿，2003年10月定稿。第4期提高装甲车辆T型焊接接头疲劳寿命的措施研究541接，环境温度35C（室温）。为防止焊接变形，整个焊接过程均在自行设计的焊接夹具上完成。!."焊趾打磨

6、与TIG修整工艺简介T型焊接接头试样经检验合格后，将其分为三组：焊态（代号A）、焊趾打磨（代号B）、TIG修整（代号C）。焊趾打磨采用特殊的砂轮机：输入电压图1.2T型焊接接头四点弯曲低周疲劳加载示意图220V，输入功率500W，空载转速27000r／min；其磨Fig.1.2Schematicillustrationofforcesloaded头直径不大于25mm，并可根据实际情况定制，磨头ontheT-shapedarmorsteelweldment形状可设计成圆柱、圆锥、圆台、球冠、椭球等形状，如图1.3所示。焊趾打磨应使得焊趾圆滑过渡，打抗裂性结果如表1.1、表1.2所示。磨

7、深度约0.5mm，保证去除焊趾咬边、夹渣等焊接表1.1转炉616装甲钢斜Y坡口焊接裂纹试验结果缺陷。TIG修整是指采用钨极氩弧焊机不添丝对焊Tab.1.1DataobtainedfromY-grooveweldcracking趾部位进行重熔，消除焊接缺陷，改善焊缝成型，对testonfurnacearmorsteel616weldment焊道进行回火，是提高焊接接头疲劳寿命的一种有焊条牌号温度／C表面裂纹率／%断面裂纹率／%效方法［1，2］，其示意图如图1