高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法，該方法包括下述步驟：根據(jù)火焰加熱溫度參數(shù)應(yīng)用范圍對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，并根據(jù)標(biāo)定結(jié)果調(diào)整紅外測(cè)溫儀發(fā)射率；將紅外測(cè)溫儀置于耐候鋼火焰矯正區(qū)上方；用氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行加熱，同時(shí)用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)的中心區(qū)域溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直至溫度達(dá)到730～750℃之間，維持3～5分鐘后空冷。采用本發(fā)明對(duì)高耐候鋼進(jìn)行矯正，火焰矯正區(qū)母材的硬度和強(qiáng)度最接近母材，矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功高于母材，在-40℃試驗(yàn)溫度時(shí)，沖擊功AKV達(dá)到200J，為矯正區(qū)最高加熱控制在600～650℃的同材質(zhì)試件沖擊功AKV的2.5倍。
【專利說(shuō)明】高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架制造【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架火焰矯正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高速動(dòng)車組耐候鋼轉(zhuǎn)向架構(gòu)架一般采用機(jī)械方法矯正焊接殘余變形，限制使用火焰矯正技術(shù)。根本原因是高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架選用的熱軋耐候鋼板材，其含有一定合金成分，如銅、磷、鉻、鎳等，使得該類鋼材對(duì)火焰加熱的敏感性明顯高于普通低碳鋼。目前生產(chǎn)中對(duì)于火焰矯正的認(rèn)識(shí)還比較膚淺，火焰加熱溫度的控制還比較粗糙，加熱溫度的選擇也較為盲目。一般認(rèn)為:火焰加熱溫度可控制在600?8001:之間?？販胤椒ㄒ泊蠖疾捎脺y(cè)溫筆確定火焰加熱區(qū)溫度，往往達(dá)不到理想狀態(tài)。一旦火焰加熱溫度選擇不當(dāng)或產(chǎn)生較大偏離，就會(huì)使火焰加熱區(qū)的母材性能產(chǎn)生顯著變化，嚴(yán)重降低轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的使用性能和運(yùn)行安全性。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)在高耐候鋼構(gòu)架產(chǎn)品上采用火焰矯正工藝沒(méi)有切實(shí)把握。能否在高耐候鋼構(gòu)架產(chǎn)品上很好地運(yùn)用火焰矯正技術(shù)，關(guān)鍵在于:能否恰當(dāng)選擇和準(zhǔn)確控制火焰加熱規(guī)范參數(shù)。生產(chǎn)中火焰加熱溫度的選擇往往基于經(jīng)驗(yàn)，控制不夠科學(xué)，隨機(jī)性較大，工藝不夠精準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有關(guān)于高耐候鋼轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正技術(shù)的相關(guān)報(bào)道。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種控制科學(xué)、工藝精準(zhǔn)，能夠使火焰矯正區(qū)母材的硬度和強(qiáng)度最接近母材，低溫沖擊功高于母材的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法包括下述步驟:
[0005](1)根據(jù)火焰加熱溫度參數(shù)應(yīng)用范圍對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，得到紅外測(cè)溫儀發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到730?7501:對(duì)應(yīng)的發(fā)射率、；調(diào)整紅外測(cè)溫儀使其發(fā)射率等于入；
[0006](2)在工件上畫出耐候鋼火焰矯正區(qū)輪廓，將紅外測(cè)溫儀置于耐候鋼火焰矯正區(qū)上方；
[0007](3)用氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行加熱，同時(shí)用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)的中心區(qū)域溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直至監(jiān)測(cè)到的溫度達(dá)到730?7501:之間；
[0008](4)用氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行持續(xù)加熱使其表面溫度在730?7501:之間維持3?5分鐘后，空冷。
[0009]有益效果:
[0010]1、本發(fā)明通過(guò)對(duì)高耐候鋼火焰矯正技術(shù)的深入系統(tǒng)的試驗(yàn)研宄，探討了各種加熱溫度對(duì)耐候鋼火焰矯正區(qū)組織和性能的影響程度和規(guī)律并從微觀組織的分析和主要性能對(duì)比中篩選出最優(yōu)火焰加熱規(guī)范參數(shù)和冷卻方式，取得了較為滿意的技術(shù)效果。試驗(yàn)結(jié)果證明:采用上述工藝參數(shù)對(duì)高耐候鋼進(jìn)行火焰矯正時(shí)，火焰矯正區(qū)母材的硬度和強(qiáng)度最接近母材。矯正區(qū)金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見(jiàn)的彌散質(zhì)點(diǎn)分布于晶界上。因而矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功高于母材。在-401:試驗(yàn)溫度時(shí)，沖擊功達(dá)到200了，為矯正區(qū)最高加熱控制在600?6501:的同材質(zhì)試件沖擊功八⑶的2.5倍。
[0011]2、根據(jù)火焰加熱溫度參數(shù)應(yīng)用范圍對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，并由此確定紅外測(cè)溫儀對(duì)應(yīng)于730?7501:溫度范圍的發(fā)射率，明顯改善和提高了工件表面溫度的實(shí)際測(cè)量精度，使得火焰矯正區(qū)的溫度能夠嚴(yán)格控制在730?7501:溫度范圍內(nèi)，從而能夠避免加熱溫度超限而造成母材性能惡化。
[0012]3、選擇氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行加熱，與碳化焰和氧化焰相比不會(huì)造成加熱區(qū)母材增碳或脫碳。
[0013]4、采用空冷方式，通過(guò)有效抑制淬硬組織的析出量，使矯正區(qū)母材中鐵素體以彌散的細(xì)粒狀三次滲碳體析出在其晶界上，進(jìn)而得到更為強(qiáng)韌的顯微組織和性能。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]圖1為不同加熱規(guī)范條件的火焰矯正區(qū)母材硬度曲線。
[0016]圖2為通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定的紅外測(cè)溫儀發(fā)射率與工件表面溫度的關(guān)系曲線。
[0017]圖3為肌-8560高溫型紅外測(cè)溫儀監(jiān)測(cè)的兩組實(shí)際火焰加熱試件加熱區(qū)測(cè)試熱循環(huán)曲線。
[0018]圖4為不同加熱規(guī)范條件的火焰矯正區(qū)母材沖擊功-轉(zhuǎn)變溫度曲線。
[0019]圖5是對(duì)應(yīng)于圖4中13線加熱條件下高耐候鋼在？晶界上彌散分布的三次滲碳體掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，進(jìn)口高耐候鋼3355了21比普通低碳鋼3355了2對(duì)火焰加熱溫度敏感得多，當(dāng)最高加熱溫度為8001:時(shí)，火焰矯正區(qū)母材硬度下降幅度為43%。采用火焰矯正一旦火焰加熱溫度選擇不當(dāng)或控制不當(dāng)，就會(huì)使火焰加熱區(qū)的母材性能惡化，嚴(yán)重降低轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的使用性能和運(yùn)行安全性。
[0021]紅外測(cè)溫儀的標(biāo)定和篩選耐候鋼火焰矯正區(qū)最優(yōu)火焰加熱規(guī)范參數(shù)和冷卻方式方法如下:
[0022]利用熱處理爐按設(shè)定加熱規(guī)范條件下對(duì)耐候鋼進(jìn)行加熱，同時(shí)在不同溫度條件下利用紅外測(cè)溫儀對(duì)耐候鋼表面進(jìn)行溫度測(cè)量，根據(jù)熱處理爐實(shí)際溫度調(diào)整紅外測(cè)溫儀發(fā)射率使紅外測(cè)溫儀顯示溫度與熱處理爐實(shí)際溫度吻合，得到發(fā)射率與工件表面溫度的關(guān)系曲線，最終實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫儀的標(biāo)定。對(duì)耐候鋼加熱完畢后選擇不同冷卻方式進(jìn)行冷卻。最后對(duì)處理完畢的耐候鋼進(jìn)行性能和金相檢測(cè)。
[0023]通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定的紅外測(cè)溫儀發(fā)射率與工件表面溫度的關(guān)系曲線如圖2所示。從圖可知，不同溫度檢測(cè)條件的紅外測(cè)溫儀發(fā)射率應(yīng)嚴(yán)格編程，否則就會(huì)產(chǎn)生較大測(cè)量誤差。而紅外測(cè)溫儀使用說(shuō)明書中僅給出鋼材發(fā)射率的范圍在0.78?0.82，且沒(méi)有明確的與檢測(cè)溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖表。按照?qǐng)D2給出的300?8001:的測(cè)溫范圍所對(duì)應(yīng)的發(fā)射率范圍為0.70?0.86對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)能夠與實(shí)際測(cè)量工件表面溫度一一對(duì)應(yīng)，能夠明顯改善和提高實(shí)際測(cè)量精度。
[0024]利用熱處理爐在不同加熱規(guī)范條件下對(duì)耐候鋼進(jìn)行加熱并選擇不同的冷卻方式，然后對(duì)處理完畢的耐候鋼進(jìn)行性能和金相檢測(cè)。經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)證明:加熱溫度控制在730?7501:工藝條件下，并以空冷方式冷卻，經(jīng)過(guò)處理的耐候鋼具有強(qiáng)韌的顯微組織和性會(huì)泛。
[0025]本發(fā)明的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法具體表述如下:
[0026](1)選擇合適型號(hào)的紅外測(cè)溫儀(例如肌-8560高溫型紅外測(cè)溫儀)，仔細(xì)閱讀說(shuō)明書，掌握使用方法和原理。注意確定測(cè)試距離應(yīng)滿足30:1，被測(cè)量工件的尺寸應(yīng)大于紅外測(cè)溫儀的檢測(cè)面積的2倍。然后根據(jù)火焰加熱溫度參數(shù)應(yīng)用范圍對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，得到紅外測(cè)溫儀發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到730?7501:對(duì)應(yīng)的發(fā)射率\ (^0.84)；調(diào)整紅外測(cè)溫儀使其發(fā)射率等于\ ；以便準(zhǔn)確檢測(cè)和控制加熱狀態(tài)。
[0027](2)準(zhǔn)備好加熱工件(即待矯正的耐候鋼)，并在工件上明確加熱范圍(畫出耐候鋼火焰矯正區(qū)輪廓)，將紅外測(cè)溫儀置于耐候鋼火焰矯正區(qū)上方；
[0028](3)用中性氧乙炔火焰對(duì)矯正區(qū)進(jìn)行加熱，以避免母材增碳或有益合金元素的燒損；加熱過(guò)程中烤槍應(yīng)保持對(duì)矯正區(qū)的均勻加熱，同時(shí)用標(biāo)定后的紅外測(cè)溫儀對(duì)矯正區(qū)中心區(qū)域溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)矯正區(qū)的最高加熱溫度達(dá)到火焰矯正工藝確定的溫度范圍(730?7501，即母材八。附近)后，再用烤槍維持2?3分鐘，以保證矯正區(qū)有一個(gè)溫度均勻化的過(guò)程。然后讓矯正區(qū)進(jìn)入空冷狀態(tài)，讓工件進(jìn)行自然冷卻至室溫即可。
[0029]火焰加熱區(qū)的形狀可根據(jù)矯正焊接殘余變形的情況，靈活采用帶狀、三角形或點(diǎn)狀。
[0030]試驗(yàn)結(jié)果證明:采用上述工藝方法進(jìn)行火焰矯正時(shí)，火焰矯正區(qū)母材的硬度和強(qiáng)度最接近母材。如圖3所示，采用本發(fā)明矯正方法矯正過(guò)程的熱循環(huán)曲線與普通低碳鋼835512熱循環(huán)曲線吻合很好，說(shuō)明采用本發(fā)明對(duì)工件表面進(jìn)行加熱穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)規(guī)律性強(qiáng)，真實(shí)可信。如圖4所示，矯正區(qū)金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見(jiàn)的彌散質(zhì)點(diǎn)分布于晶界上，因而矯正區(qū)金屬的低溫沖擊功高于母材。圖5為不同加熱規(guī)范條件的火焰矯正區(qū)母材沖擊功-轉(zhuǎn)變溫度曲線。圖中13線表征的火焰矯正區(qū)母材沖擊功-轉(zhuǎn)變溫度曲線在-40X:時(shí)，仍接近200了，沒(méi)有發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變，為矯正區(qū)最高加熱溫度控制在600?6501的同材質(zhì)試件沖擊功八⑶的2.5倍。
[0031]本發(fā)明的工藝關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn):
[0032]確保火焰矯正區(qū)最高加熱溫度嚴(yán)格控制在730?7501:之間，防止母材軟化與脆化，以便使片狀分布在三次滲碳體被吸收后，再次以彌散的細(xì)顆粒狀重新分布于晶界上。
[0033]其他相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)有:
[0034]不能在同一加熱位置上多次重復(fù)加熱；
[0035]采用空冷方式，不要用水冷，防止產(chǎn)生淬硬組織；
[0036]火焰性質(zhì)選擇中性焰，不要采用碳化焰和氧化焰；
[0037]當(dāng)無(wú)后續(xù)消應(yīng)力熱處理時(shí)，加熱區(qū)不要選在載荷較大的拉應(yīng)力區(qū)。
[0038](1)矯正區(qū)溫度監(jiān)控技術(shù)的保護(hù)
[0039]以往工業(yè)領(lǐng)域采用測(cè)溫筆或熱電偶測(cè)溫。前者僅能判定加熱溫度是否超過(guò)某一界限值，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)溫和實(shí)際狀態(tài)的上限值；后者則不適合表面測(cè)溫與大范圍對(duì)實(shí)際工件矯正區(qū)表面的靈活監(jiān)控測(cè)溫。本發(fā)明推出的運(yùn)用實(shí)際鋼材表面溫度標(biāo)定曲線操作的遠(yuǎn)紅外測(cè)溫則既能控制上限溫度，又能適合于工件表面任何位置的無(wú)機(jī)械損傷地靈活測(cè)溫。必須強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)就是:應(yīng)嚴(yán)格按本發(fā)明圖2說(shuō)明標(biāo)定的發(fā)射率曲線來(lái)對(duì)紅外測(cè)溫儀的重要編程參數(shù)一一發(fā)射率進(jìn)行嚴(yán)格編程和校驗(yàn)。否則，會(huì)影響測(cè)溫儀的有效性，即造成較大的測(cè)量誤差。
[0040](2)火焰矯正工藝特征使用參數(shù)的保護(hù)
[0041]以往的火焰矯正技術(shù)對(duì)加熱區(qū)最高溫度的控制范圍大都在600?7001:之間；原則上不允許超過(guò)相變點(diǎn)八1。本發(fā)明則強(qiáng)調(diào)火焰矯正區(qū)最高溫度一定要嚴(yán)格控制在八附近溫度的指定范圍，即730?7501:之間；此時(shí)矯正區(qū)母材的硬度下降最小，屈服強(qiáng)度基本與母材一致，而低溫沖擊功卻非常理想，接近200了。其工藝內(nèi)涵就是伴隨火焰矯正的加熱過(guò)程消除了火焰矯正區(qū)原始母材中鐵素體晶界上的片狀3次滲碳體；在火焰矯正區(qū)母材隨后空冷的過(guò)程中，又使矯正區(qū)母材中鐵素體晶界上再次彌散析出細(xì)粒狀的3次滲碳體。進(jìn)而得到更為強(qiáng)韌的顯微組織和性能(參見(jiàn)圖4)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架火焰矯正方法，其特征在于包括下述步驟: (1)根據(jù)火焰加熱溫度參數(shù)應(yīng)用范圍對(duì)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行標(biāo)定，得到紅外測(cè)溫儀發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)發(fā)射率與測(cè)試溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到730?750°C對(duì)應(yīng)的發(fā)射率λ ;調(diào)整紅外測(cè)溫儀使其發(fā)射率等于λ ； (2)在工件上畫出耐候鋼火焰矯正區(qū)輪廓，將紅外測(cè)溫儀置于耐候鋼火焰矯正區(qū)上方； (3)用氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行加熱，同時(shí)用紅外測(cè)溫儀對(duì)加熱區(qū)的中心區(qū)域溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直至監(jiān)測(cè)到的溫度達(dá)到730?750°C之間； (4)用氧乙炔火焰中性焰對(duì)火焰矯正區(qū)進(jìn)行持續(xù)加熱使其表面溫度在 .730?750 °C之間維持3?5分鐘后，空冷。。
【文檔編號(hào)】C21D11/00GK104498688SQ201410740711
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月7日
【發(fā)明者】殷世強(qiáng), 白志范, 李貴忠, 李洪梅 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)