本文闡述焊接試驗及數據表明在焊接工藝中,采用普通高強結構鋼焊條,通過控制焊接線能量,能夠獲得良好的焊縫機械性能。解決了特高強度鋼板的焊縫強度要求高的難題,實現了衛星天線轉向架的焊接。
衛星天線轉向架是軍工產品,主體結構并不復雜,但有剛性要求,在使用過程中,應變形小,焊縫不易開裂。鋼板應有很高的強度與很好的可焊性。故采用了從瑞典進口的瑞典鋼板公司生產的Domex系列特高強度鋼板,牌號為Domex700MCD。
Domex特高強度冷成形鋼是按照EN10149-2歐洲標準生產,鋼板必須用計算機嚴格控制的現代化工廠中生產。在低碳和一定錳含量的條件下,加入微量合金元素如鈮、鈦等細化晶粒,以及超純凈鋼水提供的良好冶金條件,決定了鋼的最終性能。與普通高強度熱軋冷成形鋼比較,Domex高強度鋼具有更高的鈮、鈦及釩等合金化元素。主要應用為卡車底盤、移動式起重機和建筑工程機械。很好地滿足了衛星天線轉向架的性能要求。
由于衛星轉向架采用了Domex特高強度冷成形鋼板,所以焊前必須進行焊接工藝評定試驗。此類鋼為低合金鋼型。碳當量一般在3.5-4.4范圍內.有很好的可焊性,可用氣保護焊,手工電弧焊等常用方法焊接。但在焊接材料選用上不同于已往模式,現采用欠匹配, 既選用的焊材強度略低于母材強度。對于3-8mm厚的板,在攝氏零度以上焊接不需要預熱和緩冷。
根據轉向架的鋼板材料與結構特點采用兩種形式進行工藝評定試驗:一種是對接坡口形式;一種是角接的坡口形式。如圖:
1.所需試板牌號與規格:Domex700MCD,8*150*400兩塊,8*150*150兩塊。
1.1鋼板的化學成份:
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Al |
Nb |
V |
Ti |
≤0.12 |
≤0.10 |
≤2.10 |
≤0.025 |
≤0.010 |
≤0.015 |
≤0.09 |
≤0.20 |
≤0.15 |
1.2鋼板的機械性能:
項目 |
σs MPa |
σb MPa |
δ5 % |
Akv J |
值 |
700 |
750-950 |
10 |
36 |
2.所需焊材的牌號與規格:J707,φ4
2.1焊縫金屬化學成份(%):
元素 |
C |
Mn |
Si |
Mo |
S |
p |
值 |
0.073 |
1.68 |
0.54 |
0.40 |
0.011 |
0.018 |
2.2焊縫金屬機械性能:
項目
|
σb MPa |
σs MPa |
δ5 % |
Akv J |
值 |
722 |
615 |
18.6 |
36 |
3.焊接工藝
3.1裝點試板,試板一預留5°反變形。
3.2采用手工焊,直流反接(DC/RP)。
3.3盡可能采用小電流、短弧操作,不擺動。J707,φ4mm。焊前須經350℃烘焙1小時。I=150-170A、U=23-27v、V=260mm/min。
3.4控制層間溫度≤250℃。
3.5逐層分道焊滿坡口。
3.6試板一反面砂輪或氣刨清根。
3.7打磨焊道表面,打印記。
3.8試板一探傷PT、RT。試板二探傷PT。
4.試板解剖
5 檢驗項目
5.1焊接接頭拉伸,標準GB/T2651-89,共2件,合格標準σb≥630MPa。
5.2沖擊試驗,試驗標準GB/T2650-89,規格5*10*55,每組3件。試驗溫度-20℃,驗收結果Akv≥14J。
5.2.1焊縫沖擊,缺口在焊縫中心取樣。
5.2.2熱區沖擊,缺口在距熔合線1mm母材處取樣。
5.3彎曲試驗標準GB/T2653-89。規格8*30*150面、背彎各1件,彎曲直徑D=3a、彎曲角度α=100°。
5.4宏觀檢查,2件,驗收標準JB/T6963-93,焊縫有無裂紋、夾渣等焊接缺陷。
5.5無損檢查PT,按JB/T6062-92、RT按GB/T3323-87,Ⅱ級合格。
5.6試驗結果
σs MPa |
σb MPa |
Akv-20℃ J |
彎曲 D=3a,α=100° |
606 649 |
711 747 |
20 44 39(熱區) 52 72 66(焊縫) |
面彎、背彎各1件全無裂紋 |
6.轉向架的焊接
6.1焊工在焊前應多次練習,確保焊縫質量,焊接過程中不要產生氣孔,混入夾渣。
6.2為了焊縫獲得高的硬度,強度和低溫韌性,保證焊透但不要輸入過高的熱量,焊接規范I=150-170A、U=23-27v、V=260mm/min。熱輸入Q=(UI/V)(60/1000)KJ/mm,以0.7-1.0為宜.
6.3焊接材料采用欠匹配,采用J707焊條。強度可低于母材50-70 MPa
7.試驗數據分析
采用國產普通高強結構鋼J707焊條,σb≥630MPa。由于在焊接工藝上采用小規范,操作過程中嚴格控制熱輸入,獲得很好的機械性能,σb為711~747MPa強度略低于母材750MPa,而沖擊韌性Akv-20℃高于母材,彎曲試驗也都合格。成功滿足了瑞典進口的瑞典鋼板公司生產的Domex700MCD特高強度鋼板的性能要求。
8.結論
通過以上兩項試驗,很好地覆蓋了產品所采用的焊接結構形式,試驗數據,也證明了所采用的焊接工藝方法是能夠保證產品的焊接質量。采用國產普通高強結構鋼J707焊條,由于利用小規范,只要嚴格控制熱輸入,可獲得很好的機械性能。成功地對Domex700MCD特高強度鋼板進行了焊接。從而使產品具有很好的剛性與韌性。在滿足產品探傷要求的同時,也滿足了產品性能要求。在衛星天線轉向架同類產品中得到了廣泛應用。
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