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新型链轮材料NK02与42CrMo异种钢焊接性研究

来源:用户上传      作者: 王凤领 董曼淑

  【摘要】NK02是我公司近年来新开发的新型链轮材料。异种钢NK02与42CrMo之间的焊接采用HS-70焊丝,做了斜Y形坡口焊接裂纹试验和焊接接头试验,实验证明,该实验参数情况下异种钢NK02与42CrMo之间的焊接接头强度较高,冲击韧性偏低,塑性较差。
  【关键词】NK02;异种钢;焊接性
  1、概述
  NK02是我公司近年来新开发的新型链轮材料,该材料以其非常高的耐磨性和较高的强度、韧性用于我公司的链轮产品中。经过实践证明,NK02材料用于制作煤炭运输设备的链轮,其耐磨性已经达到国际先进水平。
  随着我公司煤机产品的重型化和在市场上所占份额日趋增长,我公司在链轮产品制造上已形成一定的规模和数量,其焊接技术也比较成熟。42CrMo等链轮材料公司在结构件焊接产品中已有成熟的应用,但是对于新型链轮材料NK02与42CrMo异种钢之间的焊接工艺性评定在公司内部还是一个空白。因此为了填补这个空白和为了更好更全面的了解NK02材料的焊接性能,所以对NK02链轮材料的异种钢焊接性进行了工艺性评定和研究。
  2、试验材料、设备及方法
  2.1试验材料
  由表1可知:NK02与42CrMo的锰硫比较高,焊接热裂纹倾向较小;而其冷裂敏感指数、碳当量都比较高,所以两种材料的焊接冷裂纹倾向都比较大。
  2.2试验设备
  1)焊接设备:松下水冷焊机 YD-400GE型
  2)预热保温设备:上海试验仪器总厂干燥箱 101-1型
  3)其它设备:立式铣床、线切割机、拉伸试验机、冲击试验机等
  2.3 母材坡口形式设计
  根据链轮板厚尺寸设计以下两种坡口形式进行试验:
  1)双V型坡口带钝边(见图1)
  2)双U型坡口带钝边(见图2)
  2.4试验方法及焊接参数
  1)斜Y形坡口焊接裂纹试验:对链轮材料NK02、42CrMo进行异种材料之间的冷裂敏感性试验,为确定材料预热温度提供参考。
  焊接参数:U:27-29V;I:260-270A;V:约30cm/min
  2)焊接接头试验:根据斜Y形坡口焊接裂纹试验结果等因素确定的焊接预热温度,及根据链轮板厚尺寸设计接头坡口形式,进行焊接接头试验,并进行焊接接头拉伸、冲击试验。
  焊接参数(见表3)。
  3、试验结果
  3.1斜Y形坡口焊接裂纹试验
  由表2得知:预热温度124℃、178℃试验结果都不理想,而200℃以上的预热温度和焊后处理措施能够满足要求。
  3.2焊接接头试验
  1)试验分组情况及焊接参数设置:
  根据坡口形式,焊接接头试验分为两组,预热温度、焊接参数及后热要求见表3。
  2)拉伸试验结果记录:
  3)冲击试验结果记录:
  3)焊接接头晶相
  图3、图4对比结果:基材NK02与焊材的熔合比基材42CrMo与焊材的熔合差
  4、结论
  通过异种钢NK02与42CrMo在试验焊接工艺参数下进行的斜Y形坡口焊接裂纹试验和焊接接头试验证明:
  1)自编号为1、2的试验结果得知,双面V型和U型坡口对试验的结果影响不大(见表5);
  2)焊接接头强度较高,但塑性较差(见表4);
  3)焊缝区冲击性能较好,融合区、热影响区性能不稳定并且偏低(见表5);
  4)基材NK02与焊材的焊接熔合比基材42CrMo与焊材的熔合差(见图3、图4);
  5)NK02与42CrMo侧热影响区均表现为淬硬组织回火马氏体,NK02侧比42CrMo侧回火马氏体细小些(见图5、图6);
  6)异种钢NK02与42CrMo焊接冷裂纹倾向大,需要较高的预热温度(≥200℃)和严格焊后热处理工艺(焊后消氢处理)。
  总结
  异种钢NK02与42CrMo焊接热影响区淬硬倾向大,冷裂倾向高,焊接接头强度较高,冲击韧性偏低,塑性较差。
  异种钢NK02与42CrMo焊接接头可以用作静载荷刚性联接件;若用于冲击载荷较大的联接件,必须严格控制其焊接工艺,预防焊接接头淬硬组织和冷裂纹的产生,必要时应进行焊接工艺的使用性验证。
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