超声冲击对高速列车用S355J2W钢焊接接头力学性能和残余应力的影响

王洪广　岑升波

作者简介：王洪广（1980—），硕士，副教授，研究方向：机械制造。

摘要：文章以高速列车转向架用S355J2W耐候钢对接接头为研究对象，用熔化极活性气体保护电弧焊、JM55II焊丝对12 mm厚的S355J2W耐候钢板进行了焊接，采用超声冲击法对焊接接头焊趾区域在不同时间条件下进行处理，通过硬度试验和拉伸试验对超声冲击处理和未处理焊接接头的力学性能进行测试，并利用X射线残余应力测试仪对接头冲击前后的残余应力进行分析。结果表明：S355J2W钢焊接接头的经超声冲击处理20 min强化效果最好，焊趾的硬度值较未处理状态提高了14.09%，抗拉强度提高了20.3 MPa;超声冲击降低了焊趾位置的应力集中系数，接头的断裂位置由焊趾位置转移到热影响区;超声冲击对降低焊趾区域的焊接残余应力效果显著，焊趾横向残余应力消除率最高达到334%，焊趾纵向残余应力消除率最高达到366%。

关键词：残余应力;S355J2W钢焊接接头;超声冲击;力学性能

中国分类号：U270.3A471734

0 引言

转向架是高速列车走行部分的关键部件，其性能的优异性直接决定了列车的稳定性和乘坐舒适性，对列车的运行有着无法替代的意义。转向架采用多层多道焊组装而成，多次不均匀热循环输入导致焊接残余应力的产生不可避免，而残余应力对焊接接头的静载强度、刚度、疲劳强度和结构稳定性都有较大的影响，甚至会与外部腐蚀介质相互作用引起构件发生应力腐蚀开裂[1]。焊接接头的破坏一般发生在焊趾、焊接缺陷等部位，因为这些部位更容易引起应力集中现象，在残余应力的叠加下使接头裂纹[2]。……