Q550及Q690高強鋼焊接接頭裂紋及應力分析.pdf

1、隨著液壓支架向大工作阻力和高可靠性要求的提高,支架重量也不斷增加,如何在保證強度的前提下,減輕支架重量是支架設計中迫切需要解決的問題,采用低合金高強度鋼材是最有效的途徑。但對于材料抗拉強度級別大于700MPa的高強度鋼,由于裂紋和缺口敏感性較強,因此接頭易出現(xiàn)斷裂、開焊和疲勞強度低等現(xiàn)象。
　　 本課題以液壓支架用Q550與Q690高強鋼板材為研究對象,采用Ar+CO2混合氣體焊方法和ER50-6、MK·G60、MK·G60-1

2、、MK·GHS70焊絲對Q550與Q690進行焊接,研究Q550+Q690接頭的裂紋敏感性,鐵研試驗結果表明,隨著焊絲強度級別從600MPa提高到800MPa,接頭根部裂紋率逐漸增加;隨著焊接熱輸入的增加,接頭根部裂紋率也逐漸提高,控制焊接熱輸入20kJ/cm以下,接頭根部裂紋率小于20％,用于Q550+Q690接頭的焊接生產(chǎn)是安全的。
　　 Q550+Q690接頭力學性能試驗結果表明,采用ER50-6焊絲,接頭拉伸斷裂在焊縫;

3、采用MK·G60-1焊絲,接頭拉伸斷裂在熔合區(qū)或熱影響區(qū),顯著提高接頭的強韌性,接頭抗拉強度達742MPa,與Q550鋼母材抗拉強度相當,伸長率為17.1％,焊接熱影響區(qū)沖擊功達174J;厚板對接接頭必須開坡口,但坡口角度不宜過大(焊縫強度隨坡口角度增大而減小),V形坡口角25°-35°為宜。
　　 采用掃描電鏡、電子探針分析Q550+Q690接頭的顯微組織特征,研究表明接頭的強韌性主要取決于焊縫中細晶針狀鐵素體的含量,隨著焊絲

4、中合金元素含量的提高和焊接熱輸入的增加,焊縫組織中先共析鐵素體含量逐漸減少,針狀鐵素體的含量逐漸增加;但當合金元素含量較高、焊接熱輸入過大時,接頭熔合區(qū)及熱影響區(qū)粒狀貝氏體含量明顯增加,針狀鐵素體含量減少,并且熱影響區(qū)粗晶區(qū)奧氏體晶粒尺寸較大,降低Q550+Q690接頭的強韌性。
　　 Q550+Q690接頭沖擊試樣斷口形貌分析表明,接頭區(qū)斷口為脆性解理斷裂特征,采用ER50-6焊絲,焊縫啟裂處的解理臺階呈放射狀,解理面上有少量

5、河流花樣,解理面呈扇形,同時有少量較淺的韌窩存在;采用MK·G60-1焊絲,解理臺階高低不平,裂紋在焊縫中的擴展路徑曲折,局部區(qū)域存在大量較深的韌窩,因此,采用MK·G60-1焊絲獲得的Q550+Q690接頭具有較好的韌性。
　　 采用SYSWELD分析軟件,通過對鐵研試驗接頭焊接應力進行數(shù)值計算,結果表明接頭根部焊接應力最大,容易產(chǎn)生焊接裂紋;液壓支架連桿焊接時,控制焊接熱輸入10～20kJ/cm,連桿接頭最大應力約為Q550