高速動車組轉向架構架火焰矯正方法

2023-05-07 23:59:56

高速動車組轉向架構架火焰矯正方法
【專利摘要】本發明涉及一種高速動車組轉向架構架火焰矯正方法，該方法包括下述步驟：根據火焰加熱溫度參數應用範圍對紅外測溫儀進行標定，並根據標定結果調整紅外測溫儀發射率；將紅外測溫儀置於耐候鋼火焰矯正區上方；用氧乙炔火焰中性焰對火焰矯正區進行加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區的中心區域溫度進行實時監測，直至溫度達到730～750℃之間，維持3～5分鐘後空冷。採用本發明對高耐候鋼進行矯正，火焰矯正區母材的硬度和強度最接近母材，矯正區金屬的低溫衝擊功高於母材，在-40℃試驗溫度時，衝擊功AKV達到200J，為矯正區最高加熱控制在600～650℃的同材質試件衝擊功AKV的2.5倍。
【專利說明】高速動車組轉向架構架火焰矯正方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於高速動車組轉向架構架製造【技術領域】，涉及一種高速動車組轉向架焊接構架火焰矯正方法。

【背景技術】
[0002]目前高速動車組耐候鋼轉向架構架一般採用機械方法矯正焊接殘餘變形，限制使用火焰矯正技術。根本原因是高速動車組轉向架焊接構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，使得該類鋼材對火焰加熱的敏感性明顯高於普通低碳鋼。目前生產中對於火焰矯正的認識還比較膚淺，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。一般認為:火焰加熱溫度可控制在600?8001:之間。控溫方法也大都採用測溫筆確定火焰加熱區溫度，往往達不到理想狀態。一旦火焰加熱溫度選擇不當或產生較大偏離，就會使火焰加熱區的母材性能產生顯著變化，嚴重降低轉向架構架的使用性能和運行安全性。國內企業對在高耐候鋼構架產品上採用火焰矯正工藝沒有切實把握。能否在高耐候鋼構架產品上很好地運用火焰矯正技術，關鍵在於:能否恰當選擇和準確控制火焰加熱規範參數。生產中火焰加熱溫度的選擇往往基於經驗，控制不夠科學，隨機性較大，工藝不夠精準。目前國內還沒有關於高耐候鋼轉向架構架火焰矯正技術的相關報導。


【發明內容】

:
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種控制科學、工藝精準，能夠使火焰矯正區母材的硬度和強度最接近母材，低溫衝擊功高於母材的高速動車組轉向架構架火焰矯正方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明的高速動車組轉向架構架火焰矯正方法包括下述步驟:
[0005](1)根據火焰加熱溫度參數應用範圍對紅外測溫儀進行標定，得到紅外測溫儀發射率與測試溫度的對應關係，根據發射率與測試溫度的對應關係得到730?7501:對應的發射率、；調整紅外測溫儀使其發射率等於入；
[0006](2)在工件上畫出耐候鋼火焰矯正區輪廓，將紅外測溫儀置於耐候鋼火焰矯正區上方；
[0007](3)用氧乙炔火焰中性焰對火焰矯正區進行加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區的中心區域溫度進行實時監測，直至監測到的溫度達到730?7501:之間；
[0008](4)用氧乙炔火焰中性焰對火焰矯正區進行持續加熱使其表面溫度在730?7501:之間維持3?5分鐘後，空冷。
[0009]有益效果:
[0010]1、本發明通過對高耐候鋼火焰矯正技術的深入系統的試驗研宄，探討了各種加熱溫度對耐候鋼火焰矯正區組織和性能的影響程度和規律並從微觀組織的分析和主要性能對比中篩選出最優火焰加熱規範參數和冷卻方式，取得了較為滿意的技術效果。試驗結果證明:採用上述工藝參數對高耐候鋼進行火焰矯正時，火焰矯正區母材的硬度和強度最接近母材。矯正區金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見的彌散質點分布於晶界上。因而矯正區金屬的低溫衝擊功高於母材。在-401:試驗溫度時，衝擊功達到200了，為矯正區最高加熱控制在600?6501:的同材質試件衝擊功八⑶的2.5倍。
[0011]2、根據火焰加熱溫度參數應用範圍對紅外測溫儀進行標定，並由此確定紅外測溫儀對應於730?7501:溫度範圍的發射率，明顯改善和提高了工件表面溫度的實際測量精度，使得火焰矯正區的溫度能夠嚴格控制在730?7501:溫度範圍內，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火焰矯正區進行加熱，與碳化焰和氧化焰相比不會造成加熱區母材增碳或脫碳。
[0013]4、採用空冷方式，通過有效抑制淬硬組織的析出量，使矯正區母材中鐵素體以彌散的細粒狀三次滲碳體析出在其晶界上，進而得到更為強韌的顯微組織和性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0015]圖1為不同加熱規範條件的火焰矯正區母材硬度曲線。
[0016]圖2為通過試驗標定的紅外測溫儀發射率與工件表面溫度的關係曲線。
[0017]圖3為肌-8560高溫型紅外測溫儀監測的兩組實際火焰加熱試件加熱區測試熱循環曲線。
[0018]圖4為不同加熱規範條件的火焰矯正區母材衝擊功-轉變溫度曲線。
[0019]圖5是對應於圖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。

【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，進口高耐候鋼3355了21比普通低碳鋼3355了2對火焰加熱溫度敏感得多，當最高加熱溫度為8001:時，火焰矯正區母材硬度下降幅度為43%。採用火焰矯正一旦火焰加熱溫度選擇不當或控制不當，就會使火焰加熱區的母材性能惡化，嚴重降低轉向架構架的使用性能和運行安全性。
[0021]紅外測溫儀的標定和篩選耐候鋼火焰矯正區最優火焰加熱規範參數和冷卻方式方法如下:
[0022]利用熱處理爐按設定加熱規範條件下對耐候鋼進行加熱，同時在不同溫度條件下利用紅外測溫儀對耐候鋼表面進行溫度測量，根據熱處理爐實際溫度調整紅外測溫儀發射率使紅外測溫儀顯示溫度與熱處理爐實際溫度吻合，得到發射率與工件表面溫度的關係曲線，最終實現紅外測溫儀的標定。對耐候鋼加熱完畢後選擇不同冷卻方式進行冷卻。最後對處理完畢的耐候鋼進行性能和金相檢測。
[0023]通過試驗標定的紅外測溫儀發射率與工件表面溫度的關係曲線如圖2所示。從圖可知，不同溫度檢測條件的紅外測溫儀發射率應嚴格編程，否則就會產生較大測量誤差。而紅外測溫儀使用說明書中僅給出鋼材發射率的範圍在0.78?0.82，且沒有明確的與檢測溫度的對應關係圖表。按照圖2給出的300?8001:的測溫範圍所對應的發射率範圍為0.70?0.86對紅外測溫儀進行標定，檢測得到的數據能夠與實際測量工件表面溫度一一對應，能夠明顯改善和提高實際測量精度。
[0024]利用熱處理爐在不同加熱規範條件下對耐候鋼進行加熱並選擇不同的冷卻方式，然後對處理完畢的耐候鋼進行性能和金相檢測。經過大量的試驗證明:加熱溫度控制在730?7501:工藝條件下，並以空冷方式冷卻，經過處理的耐候鋼具有強韌的顯微組織和性會泛。
[0025]本發明的高速動車組轉向架構架火焰矯正方法具體表述如下:
[0026](1)選擇合適型號的紅外測溫儀(例如肌-8560高溫型紅外測溫儀)，仔細閱讀說明書，掌握使用方法和原理。注意確定測試距離應滿足30:1，被測量工件的尺寸應大於紅外測溫儀的檢測面積的2倍。然後根據火焰加熱溫度參數應用範圍對紅外測溫儀進行標定，得到紅外測溫儀發射率與測試溫度的對應關係，根據發射率與測試溫度的對應關係得到730?7501:對應的發射率\ (^0.84)；調整紅外測溫儀使其發射率等於\ ；以便準確檢測和控制加熱狀態。
[0027](2)準備好加熱工件(即待矯正的耐候鋼)，並在工件上明確加熱範圍(畫出耐候鋼火焰矯正區輪廓)，將紅外測溫儀置於耐候鋼火焰矯正區上方；
[0028](3)用中性氧乙炔火焰對矯正區進行加熱，以避免母材增碳或有益合金元素的燒損；加熱過程中烤槍應保持對矯正區的均勻加熱，同時用標定後的紅外測溫儀對矯正區中心區域溫度進行實時監測。當矯正區的最高加熱溫度達到火焰矯正工藝確定的溫度範圍(730?7501，即母材八。附近)後，再用烤槍維持2?3分鐘，以保證矯正區有一個溫度均勻化的過程。然後讓矯正區進入空冷狀態，讓工件進行自然冷卻至室溫即可。
[0029]火焰加熱區的形狀可根據矯正焊接殘餘變形的情況，靈活採用帶狀、三角形或點狀。
[0030]試驗結果證明:採用上述工藝方法進行火焰矯正時，火焰矯正區母材的硬度和強度最接近母材。如圖3所示，採用本發明矯正方法矯正過程的熱循環曲線與普通低碳鋼835512熱循環曲線吻合很好，說明採用本發明對工件表面進行加熱穩定性好，數據規律性強，真實可信。如圖4所示，矯正區金屬的顯微組織中的鐵素體晶粒之間有清晰可見的彌散質點分布於晶界上，因而矯正區金屬的低溫衝擊功高於母材。圖5為不同加熱規範條件的火焰矯正區母材衝擊功-轉變溫度曲線。圖中13線表徵的火焰矯正區母材衝擊功-轉變溫度曲線在-40X:時，仍接近200了，沒有發生脆性轉變，為矯正區最高加熱溫度控制在600?6501的同材質試件衝擊功八⑶的2.5倍。
[0031]本發明的工藝關鍵技術要點:
[0032]確保火焰矯正區最高加熱溫度嚴格控制在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後，再次以彌散的細顆粒狀重新分布於晶界上。
[0033]其他相關技術要點有:
[0034]不能在同一加熱位置上多次重複加熱；
[0035]採用空冷方式，不要用水冷，防止產生淬硬組織；
[0036]火焰性質選擇中性焰，不要採用碳化焰和氧化焰；
[0037]當無後續消應力熱處理時，加熱區不要選在載荷較大的拉應力區。
[0038](1)矯正區溫度監控技術的保護
[0039]以往工業領域採用測溫筆或熱電偶測溫。前者僅能判定加熱溫度是否超過某一界限值，不能實現連續測溫和實際狀態的上限值；後者則不適合表面測溫與大範圍對實際工件矯正區表面的靈活監控測溫。本發明推出的運用實際鋼材表面溫度標定曲線操作的遠紅外測溫則既能控制上限溫度，又能適合於工件表面任何位置的無機械損傷地靈活測溫。必須強調的一點就是:應嚴格按本發明圖2說明標定的發射率曲線來對紅外測溫儀的重要編程參數一一發射率進行嚴格編程和校驗。否則，會影響測溫儀的有效性，即造成較大的測量誤差。
[0040](2)火焰矯正工藝特徵使用參數的保護
[0041]以往的火焰矯正技術對加熱區最高溫度的控制範圍大都在600?7001:之間；原則上不允許超過相變點八1。本發明則強調火焰矯正區最高溫度一定要嚴格控制在八附近溫度的指定範圍，即730?7501:之間；此時矯正區母材的硬度下降最小，屈服強度基本與母材一致，而低溫衝擊功卻非常理想，接近200了。其工藝內涵就是伴隨火焰矯正的加熱過程消除了火焰矯正區原始母材中鐵素體晶界上的片狀3次滲碳體；在火焰矯正區母材隨後空冷的過程中，又使矯正區母材中鐵素體晶界上再次彌散析出細粒狀的3次滲碳體。進而得到更為強韌的顯微組織和性能(參見圖4)。
【權利要求】
1.一種高速動車組轉向架構架火焰矯正方法，其特徵在於包括下述步驟: (1)根據火焰加熱溫度參數應用範圍對紅外測溫儀進行標定，得到紅外測溫儀發射率與測試溫度的對應關係，根據發射率與測試溫度的對應關係得到730?750°C對應的發射率λ ;調整紅外測溫儀使其發射率等於λ ； (2)在工件上畫出耐候鋼火焰矯正區輪廓，將紅外測溫儀置於耐候鋼火焰矯正區上方； (3)用氧乙炔火焰中性焰對火焰矯正區進行加熱，同時用紅外測溫儀對加熱區的中心區域溫度進行實時監測，直至監測到的溫度達到730?750°C之間； (4)用氧乙炔火焰中性焰對火焰矯正區進行持續加熱使其表面溫度在 .730?750 °C之間維持3?5分鐘後，空冷。。
【文檔編號】C21D11/00GK104498688SQ201410740711
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月7日 優先權日:2014年12月7日
【發明者】殷世強, 白志範, 李貴忠, 李洪梅 申請人:吉林大學