鋼軌與高錳鋼轍叉的無縫連接是我國鐵路發(fā)展的重要保證,本文提出了首先分別在鋼軌與轍叉U形坡口上激光熔覆316L不銹鋼過渡層,然后采用手工電弧堆焊方法實(shí)現(xiàn)兩種鋼材無縫連接的工藝方法,并對(duì)兩種鋼材焊接試樣的組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。用ANSYS有限元軟件,分析工藝參數(shù)對(duì)U形坡口激光熔覆溫度場與應(yīng)力場的影響。結(jié)果表明,在進(jìn)行多層激光熔覆時(shí),存在著熱量逐層累積過程,增加層間冷卻時(shí)間可減少基體的熱輸入量;隨著熔覆速度、坡口角度的增加,激光熔覆后殘余應(yīng)力增加,隨著層間冷卻時(shí)間的延長殘余應(yīng)力減小。根據(jù)模擬結(jié)果確定合適的工藝參數(shù),分別在鋼軌與轍叉基體的U形坡口上激光熔覆3mm厚的316L不銹鋼過渡層,然后進(jìn)行手工電弧對(duì)接堆焊。焊接試樣的金相、X射線衍射、掃描電鏡觀察表明在激光熔覆過渡層后,鋼軌基體熱影響區(qū)無馬氏體生成;轍叉基體熱影響區(qū)無熱裂紋,存在碳元素?cái)U(kuò)散現(xiàn)象,熔覆層與基體、堆焊焊縫均呈良好的冶金結(jié)合,熔覆層內(nèi)晶粒長大經(jīng)歷了平面晶、枝晶、胞狀晶的轉(zhuǎn)變。通過拉伸實(shí)驗(yàn)、硬度檢測、斷口形貌觀察,結(jié)果表明鋼軌直接堆焊試樣抗拉強(qiáng)度為814.5MPa,激光熔覆后抗拉強(qiáng)度為636.7MPa;轍叉直接堆焊試樣由于熱影響...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 激光熔覆的簡介
        1.2.1 激光熔覆的發(fā)展歷史
        1.2.2 激光熔覆的原理及特點(diǎn)
        1.2.3 激光熔覆的分類
        1.2.4 激光熔覆中常見的缺陷
    1.3 鋼軌與轍叉焊接的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 轍叉的類型及分類
        1.3.2 轍叉的焊接性能
        1.3.3 鋼軌的類型及成分
        1.3.4 鋼軌的焊接性能
        1.3.5 鋼軌與轍叉的焊接方式
    1.4 基于ANSYS的激光熔覆有限元分析
        1.4.1 ANSYS軟件的介紹
        1.4.2 激光熔覆數(shù)值分析的理論問題
        1.4.3 激光熔覆數(shù)值的意義
    1.5 研究現(xiàn)狀
    1.6 研究內(nèi)容與意義
        1.6.1 研究內(nèi)容
        1.6.2 研究意義
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料
    2.3 實(shí)驗(yàn)方法
        2.3.1 堆焊坡口的加工
        2.3.2 堆焊試樣的制備
        2.3.3 顯微試樣的制備
        2.3.4 硬度試樣的制備
        2.3.5 拉伸試樣的制備
    2.4 本章小結(jié)
第3章 U形坡口激光熔覆的有限元分析
    3.1 引言
    3.2 有限元離散模型
        3.2.1 傳熱模型及理論
        3.2.2 彈塑性理論
        3.2.3 有限元離散模型的建立
    3.3 溫度場結(jié)果的分析
    3.4 應(yīng)力場結(jié)果的分析
        3.4.1 不同方向的應(yīng)力分布
        3.4.2 熔覆速度對(duì)殘余應(yīng)力的影響
        3.4.3 坡口角度對(duì)殘余應(yīng)力的影響
        3.4.4 層間冷卻時(shí)間對(duì)殘余應(yīng)力的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 鋼軌與轍叉焊接試樣的組織與力學(xué)性能的分析
    4.1 引言
    4.2 金相組織
        4.2.1 鋼軌不同工藝焊接試樣的顯微組織
        4.2.2 轍叉不同工藝焊接試樣的顯微組織
        4.2.3 X射線衍射實(shí)驗(yàn)
        4.2.4 激光熔覆結(jié)合區(qū)的能譜分析
        4.2.5 高錳鋼基體高溫金相觀察
    4.3 力學(xué)性能
        4.3.1 硬度
        4.3.2 拉伸性能
        4.3.3 抗磨損性能
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝



本文編號(hào)：3836769