耐磨板材作為一種新型材料,憑借自身具有耐磨性、成型性等特點,在航空航天、汽車配件等領域得到了廣泛應用。而激光焊接在耐磨板中的應用占據十分重要的位置,-是汽車行業,柳工50裝載機刀板價位適中,車身全部采用焊接方式連接。但是,受到諸多因素的影響,耐磨板焊接存在變形問題、且控制難度較大、不利于相關領域可持續發展。因此,加強對耐磨板激光焊接變形的研究具有重要意義。
1.激光焊接概述
激光焊接主要是指利用激光能作為熱源融化并連接工件的一種焊接方法。激光焊接過程中,激光照射到被焊接材料表面,與其產生作用,一部分被反射、余下的被吸收,進入材料內部,完成焊接目標。簡而言之,激光焊接的過程是使用經光學系統-后具有的高功率激光束,照射到被焊材料表面,然后充分利用材料對光能吸收來進行加熱等處理袁后經過冷卻形成焊接接頭的一種融化焊接過程。通常情況下,激光焊接主要分為熱導焊與深熔焊兩類。
2.焊接變形產生的危害及影響焊接變形的主要因素
影響焊接變形的主要因素有焊接電流、脈寬及頻率遙。焊接電流增加,焊縫寬度也隨之增加,逐漸出現飛濺等現象,導致焊縫表面出現氧化變形情況,并伴有粗糙感;脈沖寬度增加,使得焊接接頭強度增加,當脈沖寬度達到一定程度時,材料表面的熱傳導能量消耗也隨之增加,蒸發使得液體從熔池中濺出,導致焊點截面積變小,影響接頭強度;焊接頻率對耐磨板焊接變形的影響與鋼板厚度等方面息息相關,如針對0.5mm耐磨板來看,當頻率達到2hz時,焊縫重疊率較高;而當頻率達到5hz時,焊縫灼燒---,熱影響區范圍較廣,產生變形情況。由此可見,加強對焊接變形的有效控制勢在必行。
耐磨鋼板未焊透產生的原因主要有:坡口角度小,根部間隙過窄或鈍邊過厚,焊接規范選擇不當電流過小、線能量小、焊接速度過快等。
1、冷裂紋
耐磨鋼板冷裂紋的特征:
多出現在焊道與母材熔合線附近的熱影響區中,多為穿晶裂紋。
冷裂紋無氧化色彩。
冷裂紋發生于或,高的含碳量和合金含量。
冷裂紋具有-性質,主要是-裂紋。
冷裂紋產生原因
(和熱影響區及熔合區)的淬火傾向---,產生淬火組織,柳工裝載機刀板發貨地址,導致接頭性能脆化。
含氫量較高,并在處形成大量氫分子,造成非常大的局部壓力,使接頭脆化;磷含量過高同樣產生冷裂紋。
存在較大的拉應力。因氫的擴散需要時間,所以冷裂紋在焊后需-一段時間才出現。由于是氫所誘發的,也叫氫致裂紋。
防止冷裂紋的措施
選用堿性或,減少金屬中氫的含量,提高金屬塑性。
要烘干,焊縫及附近母材要去油、水、除銹,減少氫的來源。
工件焊前預熱,焊后緩冷大部分材料的溫度可查表,可降低焊后冷卻速度,避免產生淬硬組織,并可減少焊接。
采取減小焊接應力的工藝措施,如對稱焊,小線能量的多層多道焊等,焊后進行清除應力的。
焊后立即進行去氫后熱處理,加熱到250℃,保溫2~6h,使焊縫金屬中的散氫逸出金屬表面。
2、熱裂紋又稱結晶裂紋
熱裂紋的特征:
熱裂紋可發生在焊縫區或熱影響區,沿焊縫長度方向分布。
熱裂紋的微觀特征是沿晶界開裂,所以又稱晶間裂紋。因熱裂紋在高溫下形成,有氧化色彩。
焊后立即可見。
熱裂紋產生原因。
焊縫金屬的晶界上存在低熔點共晶體含硫、磷、銅等雜質。
接頭中存在拉應力。
防止措施
選用適宜的,嚴格控制有害雜質碳、硫、磷的含量。fe和fes易形成低熔點共晶,其熔點為988℃,很容易產生熱裂紋。
嚴格控制焊縫截面形狀,避免突高,扁平過渡。
縮小結晶溫度范圍,-焊縫組織,細化焊縫晶粒,提高塑性減少。
挖掘機廣泛用于采掘、土建、水利及工程,挖掘機斗齒是機上的重要部件,也是易損件。目前,我國約有二萬臺以上不同型號的挖掘機在不同工況下服務,其斗齒消耗量很大。一個大型水利工程或一個中等規模礦山,通常有十臺以上挖掘機處于使用狀態,每年消耗的斗齒達數百萬噸,每噸在一萬以上。因此提高使用壽命,洛陽裝載機刀板,開發新型耐磨材料,減少磨損造成的損失,越來越受到重視。
國齒材料常用的為高錳鋼(mn13),高錳鋼水韌處理后的組織為單相奧氏體,在劇烈沖擊、擠壓負荷的反復作用下,具有加工硬化的特點。沖擊能量越大,硬化效果越好,但是如果加工硬化效果不充分,表面硬度偏低,耐磨性就差。近期研究發現,在高沖擊應力狀況下,高錳鋼也非的耐磨材料,因為在鑿削式磨損的工作狀況下,高錳鋼的加工 硬化峰不在表層,而在亞表層,此處的組織脆化萌生裂紋會引起磨損表面的剝落。因此,高錳鋼適用于受到-沖擊的采掘工況,對既受沖擊又受磨粒磨損的軟介質就不適用。
斗齒一般裝在挖掘機鏟斗的前端,系懸臂梁構件,直接與礦石、砂土、巖石等物料接觸。在接觸物料時,既承受沖擊作用,又承受彎矩作用。服役過程中,斗齒尖部受到較大的沖擊滑動磨粒磨損,尖部表面常出現各式犁溝、變形,造成表面磨損或脫落。某礦九十年代進口美國的斗齒,成本高,使用壽命大大超過國內產品,且綜合性能好。因此,柳工裝載機刀板全系產品展示,研究適合礦山挖掘工況條件下使用的耐磨鋼板,是擺在材料-面前的一項重要任務。
材料設計
斗齒的抗磨性與力學性能、物理性能有所區別,不是單一性能,而是綜合性能;既受材料本身性能的影響,又受磨料性質、工作介質、工作條件的影響。