转向架构架Q345_E钢板焊接接头力学性能_吕任远
Q345E 焊接参数
母材焊接性分析
依据设计要求，此种电力机车转向架构架所用材料为Q345E，材料的化学成分与机械性能见表1。
2.2.2焊接参数选定
若焊接参数制定不当，会使构架受热不均从而产生焊接变形，同时产生较大的焊接残余应力，退火后也会产生较大的焊接变形。
在工艺试验的基础上，最终确定出各种板厚及焊角形式的焊接工艺参数。
对于板厚大于25mm 的板材焊前须预热至120℃，采用多层多道焊时，层间温度须低于250℃。
环境因素对焊缝质量的影响不可忽视，若焊接后焊缝冷却速度过快则容易产生热裂纹，影响焊接质量。
为了避免使用焊前预热的方式来消除热裂纹，就必须保证焊接作业时环境温度达到5℃以上。
具体焊接参数见表2 ~表4。
转向架构架焊接残余应力和变形的控制
焊接 变形 和 焊接残 余应 力另 外 一个重 要影 响 因 素是 焊接 结构 形 式 ， 同时它 是最 为复 杂 的影 响 因素 。 在焊 接过 程 中有 一个 规 律 ， 如 果 焊 接 过 程 中 约束 度 过多 ， 焊 接残余 应 力必 然增 加 ， 但 是 可 以减 低焊 接应
的幅 值影 响作 用较 小 ， 甚 至 减小 焊 接 变 形 可 能 会 导 致焊 接残 余应 力 的集 中 。焊接 电压 或者 电流 以及 焊
自身 的 约束作 用 在 焊接 过 程 中 占据 主导 地 位 ， 而焊 接约 束 度随着 结 构 复杂 度 的增 加 而 增加 ， 为 防 止焊
接过 程 中焊接 件 的 刚度 不 足 ， 通 常情 况 下 在 设计 焊 接结 构 时 ， 一般 需 要 利 用加 强 筋 来 提 高 结 构 的稳 定
相 关企 业 采 用 的新 工 艺是 采 用 控 制 焊 接 温 度 来制 约 焊接 件 变 形 ， 并 且 通 过 适 当 的 焊接 工 艺 以及 焊
接 工 装 来 保 证 加 工 面 的位 置精 度 。 与 此 相 对 ， 国 内传 统 工 艺 的构 架 焊 接 后 整 体 退 火是 一 种 相 对 落 后 的 工 艺方 法 。 文章 对 ２种 工 艺进 行 了对 比 分 析 ， 阐 明 了新 工 艺 的 先 进 性 。
焊 接工 艺 对 于 残余 形 变 的 影 响 至关 重 要 ， 其 影
响 因素很 多 ， 其 中包括 工艺 方法 、 焊 接过 程 中热输 入 量、 工 装 的 固定方 式 、 焊接 顺 序 、 焊接 胎 架 以及 焊 接
约束 度等 。在 以上各 种 工 艺 影 响 因素 中 ， 焊 接 次 序 对 于 焊接 应力 的影 响 最 为 显 著 。一 般 情 况 下 ， 通 过 改变 焊接 顺序 可 以改 变应 力集 中区域并 降低 残余 应 力 等 级 。但是 减 小焊接 变 形则 对减 小整 体残 余应 力
Q345qE,Q345qE桥梁板,Q345qE钢板定轧
Q345qE,Q345qE桥梁板，Q345qE-Z15钢板定轧
Q345qE 钢板是桥梁结构钢板，比Q345E多一个时效性能。
也就是耐疲劳性（桥梁上长期承受不同的负重），，Q345qE-Z15钢板，Z是Z向性能也就是钢板厚度方向性能，Z15是Z向性能等级要求。
Q345qE执行标准为GB/T 714-2008标准。
Q345qE钢板定轧：舞阳钢铁孙凡。
Q345qE 中：C，D，E所不一样的，指的是他们特性中冲击溫度的不一样。
各自为：Q345qC 级，是0度冲击；Q345qD级，是-20度冲击;Q345qE级，是-40度冲击。
在不一样的冲击溫度，冲击的标值也各有不同。
Q345qE热处理：热轧、正火（可要求探伤、Z向性能）
Q345qE屈服点介绍：
MPa345-305。
抗拉强度：δbMPa510-490。
伸长率δ5%：21。
Q345qE规格：
桥梁板Q345qE 12 2000 10000 2
桥梁板Q345qE 14 2000 9300 2
桥梁中板Q345qE 16 2300 12100 3.495
桥梁中板Q345qE 18 2000 9100 2.286
桥梁中板Q345qE 20 2000 9100 2.286
Q345qE用途：跨海大桥用钢板，要求有较高的强度、韧性以及承受机车车辆的载荷和冲击，且要有良好的抗疲劳性、一定的低温韧性和耐大气腐蚀性。
拴焊桥梁用钢还应具有良好的焊接性能和低的缺口敏感性。
高性能转向架用钢的焊接特性与焊接接头强度研究
高性能转向架用钢的焊接特性与焊接接头强度研究引言：随着汽车行业的快速发展，转向架在汽车中起到至关重要的作用。
而转向架的性能和质量，很大程度上取决于焊接接头的强度。
因此，对于高性能转向架用钢的焊接特性及焊接接头强度的研究变得至关重要。
本文将深入探讨高性能转向架用钢的焊接特性和焊接接头强度，并提供一些建议和建议。
1. 研究背景1.1 高性能转向架的重要性转向架是指安装在汽车前端的一个重要组件，它的作用是实现转向控制，确保行驶过程中的稳定性和可靠性。
因此，高性能转向架必须具备良好的刚度、强度和耐久性。
1.2 焊接接头在转向架中的作用焊接接头是将转向架的不同部件连接在一起的关键组成部分。
焊接接头必须具备足够的强度，以保证转向架的整体性能和安全性。
因此，研究焊接接头的特性和强度对于提高转向架质量具有重要意义。
2. 钢材的焊接特性2.1 高性能转向架用钢的选择高性能转向架用钢的选择在焊接过程中具有重要影响，因为钢材的组成和特性对于焊接质量和接头强度具有重要影响。
钢的选择要考虑以下几个因素：强度、韧性、可焊性以及耐蚀性等。
2.2 钢材的热影响区钢材在焊接过程中会发生热影响区的形成，这是指材料在焊接过程中受到的热量影响，导致材料的组织和性能发生变化。
热影响区的形成对于焊接接头的强度和耐久性具有重要影响。
3. 焊接接头的强度研究3.1 焊接接头的强度测试方法为了评估焊接接头的强度，必须进行一系列的测试和评估。
常见的测试方法包括拉伸测试、剪切测试和冲击测试等。
这些测试将能够提供关于接头的抗拉强度、抗剪强度和韧性等信息。
3.2 焊接接头强度的影响因素焊接接头的强度受到多个因素的影响，主要包括焊接材料的选择、焊接工艺参数、焊接接头的设计和焊接质量等。
了解这些影响因素并且采取适当的措施，以提高焊接接头的强度是非常重要的。
4. 提高焊接接头强度的建议4.1 优化焊接工艺参数通过合理选择焊接工艺参数，如焊接电流、电压和焊接速度等，可以更好地控制焊接过程中的热影响区，从而提高焊接接头的强度。
q345e是什么材料
q345e是什么材料Q345E是一种低合金高强度结构钢，其材料性能优异，被广泛应用于各种工程领域。
Q345E钢材具有良好的可焊性、可塑性和冷弯性，适用于制造各种结构件和工程构件。
下面将对Q345E钢材的性能特点、适用范围以及相关标准进行介绍。
首先，Q345E钢材的主要性能特点包括高强度、良好的可塑性和可焊性。
其抗拉强度和屈服强度较高，能够满足工程结构对强度的要求。
同时，Q345E钢材具有良好的可塑性，能够在加工过程中轻松进行冷弯成型和热成型，适用于制造各种结构件。
此外，Q345E钢材的可焊性也非常好，可以进行常规焊接，保证焊接接头的牢固性和密封性。
其次，Q345E钢材适用于各种工程领域，包括建筑结构、桥梁工程、船舶制造、压力容器、机械制造等。
在建筑结构领域，Q345E钢材常用于制造大型建筑的主要承重结构，如钢结构厂房、桥梁、塔吊等。
在船舶制造领域，Q345E钢材通常用于制造船体结构和船舶配件，具有良好的强度和耐腐蚀性能。
在机械制造领域，Q345E钢材常用于制造重型机械设备的主要结构件，如挖掘机臂、起重机构等。
最后，Q345E钢材的相关标准包括GB/T 1591-2018《低合金高强度结构钢》和GB/T 3274-2017《热轧板材及钢带》等。
这些标准规定了Q345E钢材的化学成分、机械性能、技术要求和检验方法，保证了其质量和可靠性。
在使用Q345E钢材时，应严格按照相关标准进行选择和加工，以确保工程结构的安全性和稳定性。
总之，Q345E钢材是一种优秀的低合金高强度结构钢，具有良好的性能特点和广泛的适用范围。
在工程实践中，合理选择和使用Q345E钢材，可以有效提高工程结构的承载能力和使用寿命，推动工程技术的发展和进步。
Q345钢对接焊缝的残余应力测试
Q345钢对接焊缝的残余应力测试刘柏清;王新华;陈冬青;邓贤远【摘要】Q345 low alloy steel is the main manufacturing material of stressed structural part of large-scale lifting machinery.The residual stress of the base material and weld seam is the important factor that affects the fatigue life of the crane structure.The residual stress of Q345 steel butt weld seam was tested and analyzed by X-ray diffraction method,and then residual distribution curve of Q345 steel surface was obtained.The results show that the gradient of residual stress on the weld-fusion line was considerable,and emphasis should be placed on this area.%Q345低合金钢是大型起重机械主要受力结构件的制造用材，其母材及焊缝的残余应力是影响起重结构疲劳寿命的重要因素。
试验采用X射线衍射法对 Q345钢对接焊缝试样的残余应力进行测试分析，得到 Q345钢表面残余应力的分布曲线。
结果表明焊缝熔合线区域的残余应力梯度较大，该区域应重点关注。
【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】3页(P769-771)【关键词】Q3 4 5 钢;对接焊缝;残余应力;起重机【作者】刘柏清;王新华;陈冬青;邓贤远【作者单位】广州特种机电设备检测研究院，广州 510180;广州特种机电设备检测研究院，广州 510180;广州特种机电设备检测研究院，广州 510180;广州特种机电设备检测研究院，广州 510180【正文语种】中文【中图分类】TG404;TU391目前随着起重机数量的迅速增加，起重机械正在向大型化、高速化的方向发展，对结构性能的要求也在不断提高。
铁路货车构架式转向架典型接头焊接残余应力消除方法
铁路货车构架式转向架典型接头焊接残余应力消除方法马清波;黄显峰;黄君辉;王赫【摘要】为了提高我国快捷铁路货车构架式转向架的制造质量,拟针对自由状态和压紧状态焊接的焊态和经消除应力处理的Q345E低合金钢对接试板、T型角接试板的焊接残余应力采用X射线法进行实测,结果表明:无论试板处在自由状态下还是压紧状态下,在消应力热处理后,平行和垂直焊缝方向上的纵向残余应力均有所下降,横向残余应力降低不明显,但其分布趋向均匀化.在总体规律上,压紧状态下焊缝方向上的纵向残余应力和横向残余应力降低更为明显,而超声冲击处理可显著降低所有焊缝的残余应力,具有良好的去应力效果.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)012【总页数】5页(P80-84)【关键词】焊接变形;焊接残余应力;振动时效;消应力热处理【作者】马清波;黄显峰;黄君辉;王赫【作者单位】中车齐齐哈尔车辆有限公司工艺技术部,黑龙江齐齐哈尔161002;中车齐齐哈尔车辆有限公司工艺技术部,黑龙江齐齐哈尔161002;中车齐齐哈尔车辆有限公司工艺技术部,黑龙江齐齐哈尔161002;大连交通大学材料科学与工程学院,辽宁大连116028【正文语种】中文【中图分类】TG4040 前言焊接变形和应力控制是焊接结构生产制造的重要课题，是影响焊接结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素，这对于承受较大静、动负荷的铁道车辆构架式转向架尤为重要。
构架式转向架作为铁道车辆的主要承载构件，在车辆运行过程中承受着各安装部件的工作载荷以及牵引、制动和惯性力。
因此，在制造中除了要确保焊接质量外，还必须有效控制焊接变形和应力[1-3]。
本研究拟采用X射线法针对自由状态和压紧状态下焊接的焊态和经消除应力处理的Q345E低合金钢对接试板、T型角接试板的焊接残余应力进行实测研究，从而获得典型结构焊接残余应力的分布及消除应力处理的实际效果，为快捷铁路货车转向架制造提供技术理论依据和实践技术支持[4-6]。
热调修次数对Q345E低合金钢组织与力学性能的影响
热调修次数对Q345E低合金钢组织与力学性能的影响刘军;安博;李余江【摘要】通过拉伸、弯曲、硬度、旋转弯曲疲劳试验以及显微组织分析,研究不同热调修温度下的Q345E低合金钢的拉伸、弯曲、硬度、疲劳性能和显微组织.结果表明:Q345E低合金钢在800℃一次、三次热调修后的组织均为铁素体和珠光体沿轧制方向呈带状分布,但三次热调修显微组织更加均匀细小;800℃三次热调修的Q345E低合金钢硬度值相比一次热调修硬度值提高了19.3 HV,疲劳强度提高了19.4 MPa;热调修次数对拉伸性能、弯曲性能影响不大.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)011【总页数】4页(P127-130)【关键词】热调修;Q345E钢;力学性能【作者】刘军;安博;李余江【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司转向架厂,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035;中车唐山机车车辆有限公司转向架技术中心,河北唐山063035【正文语种】中文【中图分类】TG407焊接变形是焊接结构生产制造的重要课题，是影响焊接结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素，对于承受较大静、动负荷的高速列车转向架焊接构架尤为重要[1]。
因此，要求转向架焊接构架在制造中除了确保焊接质量外，还必须有效地控制焊接变形[2]。
国内外的客车转向架的构架，尤其是高速列车转向架构架的主流形式都是焊接构架。
焊接构架的应用对于减轻列车的自重，提高列车的运行速度十分重要，但焊接变形的存在也对列车的安全可靠运行产生不利影响[3-4]。
为此，高速列车转向架焊接构架制造中焊接变形问题受到国内外高速列车制造企业的高度重视，如果不予以矫正，不仅影响结构整体安装，还会降低其安全可靠性。
为了进一步提高高速列车转向架焊接构架的制造质量，从工艺上系统研究高速列车转向架焊接构架制造中的焊接变形十分必要[5-6]。
生产中除了采用相应的工艺控制焊接变形外，往往还通过调修来矫正焊接变形，以提高高速列车转向架焊接构架制造质量。
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材料及 试验 循环 频率 接头型式 方法 应力比 /Hz
对Q接34接5-E头升降法 - 1 50
疲劳极限 - 1/ MPa
接头
母材
215
264
接头 - 1 / 母材 - 1
0. 81
由表 6 可知, Q345- E 母材的 - 1为 264 MPa, 其 对接接头的 - 1为 215MPa, 约为母材的 82% , 接头的 疲劳极限偏低, 接头的疲劳试样断裂于焊缝中, 这说 明焊缝的疲劳强度低于 Q345- E 母材。
( lgS i) 2-
1 n
(
lgS i) 2
相关系数 r 由下式定义:
r = LSN L SSLNN
式中 L SS、LNN 和 L SN 是与 n 个数据点的应力 Si 和疲劳寿命 N i 有关的量:
L NN=
( lgN i ) 2-
1 n
(
lgN i) 2
L SS=
( lgS i) 2-
1 n
(
具有良好的冲击韧性, 特别是低温冲击, 韧性良好。
表 4 拉伸与弯曲试验结果
屈服强度 抗拉强度
s / MPa
b/ MPa
伸长率 弯曲 180 ( d= 2a ) 拉伸试样
/%
正弯 背弯 断裂位置
380, 415 510, 530 27, 27
合格 合格
母材
V 型缺 口位置 20
焊缝 144, 144, 124
焊接接头的强度、塑性和冲击韧性见表 4 和表 5。容易看出, Q345- E 钢焊接接头的屈服强度、抗
拉强度和延伸率都与相应的母材相当。其接头断裂
在母材上, 呈明显的宏观颈缩特征, 属于延性断裂。 冷弯试样经 180 面弯和背弯后完好, 由此可评定接
头的强度与塑性指标合格。
由表 5 知, 在- 40 ~ + 20 范围内, 焊缝和热影 响区( HAZ) 的冲击功均高于规定的 27J, 表明此种接头
循环应力比 R = 0. 1, 指 定循环寿 命取 5 106 次。
试验设备采用 PLG- 100 型微机控制高频疲劳试验
机, 试验机的静态负荷精度 1% , 动负荷平均波动
12
转向架构架 Q345- E 钢板焊接接头力学性能
度 1% , 动负荷振幅波动度 2% 。
2 试验结果与讨论
2. 1 机械性能
摘 要: Q345 系列低合金钢是我国制造转向架构架的主要钢种, 本 文对 Q345- E 低合金钢 板的焊接
接头进行拉伸、冲击、弯曲和疲劳试验。试验结果表明: 该钢焊接接 头的强度、塑性、韧性 特别是低
温韧性良好。
关键词: 转向架构架; Q345- E; 焊接 ; 力学性能
中图分类号: TG44
文献标识码: B
电压 27~ 28V。弧焊设 备选用 PANA- AUTO KRII500 焊机, 直流反接。
试板焊好后, 根据 GB2649- 89 的规定取样, 拉
伸试验参照 GB2651- 89、弯 曲试验参 照 GB2653-
收稿日期: 2006- 05- 20 作者简介: 吕任远( 1965- ) , 男, 山东青州 人, 高级工程 师, 1985 年毕 业于华南工学院机械制造专业, 工学学士, 现从事机车车辆制造工艺 及工艺管理工作。
焊接构架是转向架的骨架, 起着连接轮对与车 被作为制造转向架的主要钢种, 为此对这类钢材进
体, 传递牵引力及制动力的作用, 构架的焊接质量与 行焊接工艺对比试验, 为合理选择构架用材提供试
性能直接影响转向架的寿命和车辆的行车安全。由 验依据。
于我国南北地域温差很大, 如青藏、东北等地, 冬季 最低气温可达- 40 以下, 因而要求构架材料也必
1 试验材料与方法
须具有良好的低温韧性。目前日本制造的转向架构
试验用钢为 Q345- E 低合金结构钢板, 板厚 14
架用钢多为 SM490C、SM490YB, 其冲击 功 A kV 0 不 mm, 金相组织为铁素体加珠光体。其化学成分和力
小于 27. 5J, 而我国生产的 Q345 系列低合金结构钢 学性能分别见表 1 和表 2。
lg Si ) 2
L SN=
lgS ilgN i-
1 n
(
lg Si) (
lgN i)
r 的绝对值越接近 1, 表明 2 个变量之间线性相
关的程度越好。可通过 相关系数起码值表 检验相
关系数是否合格。如果算出的相关系数 r 的绝对值
大于表中的起码值( 0. 602) , 才能考虑用直线拟合变 量之间的关系。
2. 2. 2 T 型接头三点弯曲疲劳强度 在给定循环应力比 R = Smin/ Smax的条件下, 最
高应力 Smax与疲劳寿命 N 之间服从幂函数关系, 即 式中 m、C 为常数, 与材料性质、试样形式和加载方 式等有关。
S
m max
N=
C
将上式两端取对数, 并整理得:
1gN = 1g C- m lg Smax
表 1 试验钢板的化学成分
%
钢板牌号 Q345- E
w ( C) 0. 16
w( Mn) 1. 43
w ( Si) 0. 39
w (P) 0. 016
w (S) 0. 008
w ( N i) 0. 01
w( Cr) 0. 031
w (Cu) 0. 01
w ( A l) 0. 020
表 2 试验钢板的力学性能
34 5
N = 9. 8989
10 21
疲劳强度 2 106
297
0. 1/ MPa 5 106
257
相关 系数
r
- 0. 921
显然, 计算出相关系数 r 的绝对值均高于线性 相关的起码值 0. 602, 表明试验数据的对数值具有
很好的线性相关性。
3 结论
( 1) Q345- E 焊接接头的屈服强度、抗拉强度和 延伸率与相应的 母材相近, 宏观呈延性断 裂特征。 接头冷弯试样经 180 面弯和背弯后在拉伸面上无裂 纹。在- 40 ~ + 20 试验温度范围内, 该钢板焊 接接头的冲击功均高于规定的 27J。
显然, 在双对数坐标中 lgSmax与 lgN 成线性关系。 设 a= lg C, b= - m, 则上式简化为:
1gN = a+ blgSmax
根据最小二乘法原理, 求得式中 a、b 值的数学
表达式为:
a=
1 n
lgN i-
b n
lgS i
b=
lgS ilgN i-
1 n
(
lgS i) (
lgN i)
热加工工艺
机车车辆工艺 第 4 期 2006 年 8 月
文章编号: 1007-6034( 2006) 04-0012-02
转向架构架 Q345- E 钢板焊接接头力学性能
吕任远1, 张连敏1, 陶传琦1, 罗洪涛2, 丁成钢2, 朱 平2
( 1. 中国南车集团四方机车车辆股份有限公司, 山东青岛 266111; 2. 大连交通大学材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116028)
指定寿命 N0= 107。接头疲劳极限 - 1按下式计算:
- 1=
1 n
m i=
v
1
i
i
式中, vi 表示在第 i 级应力 i 下进行的试验次
数, n 表示试验总次数, m 表示应力水平的级数。
T 型接头三 点弯曲疲 劳试验 比照 JB/ T 7716-
95。支点的跨度为 80 mm, 振动频率 157~ 166 Hz。
钢板牌号 Q345- E
板厚/ mm 14
屈服强度 s/ MPa 400
抗拉强度 b/ MPa 530
伸长率
/%
20
冲击功 A kv/ J
0
- 20 - 29
- 40
弯曲 180 d= 2a
29
116
90
62
44
合格
Q345- E 钢焊接配用 JM- 70 焊丝, 焊丝直径均为
1. 2 mm。保护 气体 80% Ar+ 20% CO2。焊丝 的化
( 2) Q345- E 钢对接接头旋转弯曲疲劳极限为 215 MPa, T 型接头在 5 106 循环寿命下的三点弯曲 疲劳强度 0. 1为 257 MPa。
( 编辑: 施翠燕)
13
学成分见表 3。
表 3 焊丝的化学成分
%
焊丝牌号 w ( C) w ( Mn) w ( Si) JM- 70 0. 09 1. 55 0. 93
w (P) 0. 016
w ( S) w ( Cu) 0. 014 0. 17
采用 MAG 焊多层 焊工艺, 打 底焊电 流 120 ~
130A, 电压 18~ 19V; 其他焊层所用电流 240~ 260A,
根据 Q345- E 钢的 T 型接头三点弯曲疲劳试
验数据分别计算出 a、b 值后, 由 a、b 进而得到的
m、C 常数、相关系数 r 以及指定寿命分别为 2 106
和 5 106 次数时的疲劳强度 0. 1列于表 7。
表 7 计算常数、相关系数及疲劳强度
接头型式
S
m max
N=
C
对接接头
S
6. max
89、冲击试验参照 GB2650- 89 的规定进行。拉伸和
弯曲试验在 WE- 30 液压式万能试验机上进行, 冲击
试验在 JB30A 冲击试验机上进行, 对接接头旋转弯曲
疲劳试验参照 GB2656- 81 在 PQ- 6A 型弯曲疲劳试
验机上进行。试验采用小子样升降法, 在 3~ 5 级应