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堆焊耐磨板材料形状及操作温度

2018-07-27

随着双金属钢板的强度不断提高,强度提高带来的焊接冷裂纹倾向大、焊缝金属韧性下降的问题日益显得突出,很大程度上制约了堆焊复合板的应用。为解决该焊接难题,材料界提出了堆焊复合板的焊接匹配的课题。对于焊接接头,焊缝金属与母材在强度上存在三种组配关系:等强匹配(焊缝强度等于母材)、高强匹配(焊缝于母材)及低强匹配(焊缝强度低于母材)。长期以来,虽然实际焊接结构的设计、焊接工艺制定及焊接材料选择基本以等强匹配为主,但一些研究人员提出了高强匹配焊接技术,而有些研究人员则认为低强匹配   易获得   焊接接头。

一般情况下,工业生产过程当中采用热熔对接焊接堆焊复合板时出现的虚焊,主要是对焊机夹具行程不够和对接时夹具速度太快两种情况造成的,常见的情况分析主要包含以下两点:

a、对接件对碰时夹具速度太快。

两连接钢板件经加热板加热后进行对碰,若对碰过程中夹具速度太快,在对碰瞬间,两连接件熔融部分大部分被挤压到内外壁两侧,致使熔合的部分不够充分而造成虚焊。

解决的办法:操作人员控制机具速度均匀,使堆焊复合板的熔接部分充分熔合。

b、对接焊接夹具行程不够。

两连接件对接前用铣刀铣平关口后进行焊前试碰,碰对后在夹具行程杆上应看到有   的行程余量,行程余量以不小于200mm为宜。在焊接堆焊复合板的过程中若不注意这种情况,夹具的行程余量不够时,焊接后堆焊复合板的表面上看对接得非常好,但实际上两对接件熔接得不够   ,出现虚焊。这是热熔对接焊中常出现而又不易察觉的问题。

解决的办法:每次对堆焊复合板焊前都应注意留有足够的夹具行程余量。

堆焊复合板的热轧可分为两种工艺:传统热轧法及控制轧制。传统热轧法的目标是用   少的轧制道次生产特定尺寸的产品,而控制轧制则是一种独立的轧制方式,即为了获得材料所需的及韧性等综合性能,在轧制中   地控制材料形状及操作温度。热机械轧制是在奥氏体不能再结晶的温度范围内完成一个轧制道次。机械性能及细晶粒是在随后对成型奥氏体组织的水冷中决定的。

虽然堆焊板高强匹配焊接技术通过提高焊缝金属的强度可以降低位于焊缝中的裂纹的扩展驱动力,从而提高焊接接头抗断能力,但前提是接头总体韧性处于较。随着堆焊复合板强度的提高,焊接冷裂纹敏感性增大、焊缝韧性降低,焊接难度增大。相反,采用焊接裂纹敏感性相对较低、焊缝金属塑韧性相对较高的低强匹配焊接技术能较好的控制焊接冷裂纹的产生并接头的抗断性能。从大量的研究结果与实际工程经验来看,低强匹配是解决堆焊复合板焊接难题的途径。

1、冷却速率:影响堆焊复合板冷却的主要因素是冷却速率。冷却速率是指入口-出口侧的温度差与冷却时间的比率。冷却时间是指在冷却段的停留时间。提高冷却速率,即加速冷却,可细化钢板的微观组织,从而提高钢板强度。

加速冷却可通过以下途径提:细化铁素体晶粒、析出以及贝氏体相变。然而,提高屈服强度和抗拉强度的机理不同。加速冷却通过细晶和析出来提高屈服强度,而抗拉强度的提高则是通过贝氏体相变实现。

研究400HV10钢(0.15%C-1.4%Mn-0.04%Nb)在直接淬火条件下不同冷却速率对组织的影响发现,空冷时(1℃/s)获得铁素体/珠光体组织以及少量的马氏体,硬度达到220HV10(对应于抗拉强度740MPa)。中等冷却速率(10℃/s)获得贝氏体组织,硬度为290HV10(抗拉强度约940MPa),而采用   高的冷却速率(30℃/s),则100%的马氏体组织,达410HV10(抗拉强度约1300MPa)。

2、物理约束:采用现代化冷却设备很容易达到100℃/s以上的冷却速率。然而,如此高的冷却速率仅能在堆焊复合板表面以及薄规格的堆焊复合板上才能实现。对于厚规格堆焊复合板,堆焊复合板芯部能够达到的冷却速率随复合板厚度的增加而显著下降,其限制性因素是堆焊复合板的导热性。

堆焊复合板表面和芯部冷却速率的差异导致组织不同,从而造成堆焊复合板性能的不均匀性。而且,微观组织的差异导致在堆焊复合板表面和芯部之间产生张力应力,对堆焊复合板的平直度产生影响。


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