高强韧性轮辋用490CL车轮钢焊接开裂失效分析

采用闪光对焊制成的490CL车轮钢轮辋在扩口成型工序,从焊缝处开裂失效。通过宏观、微观断口形貌观察,化学成分和力学性能检测,显微组织检验,显微硬度测试及能谱成分分析,对高强韧性轮辋用490CL车轮钢焊接开裂原因进行分析。结果表明,焊缝开裂处存在一定面积的以氧化锰为主的焊接“灰斑”,降低了焊缝塑性,导致焊接好的轮辋在扩口成型时从焊缝融合线处开裂。从降低闪光留量、增加顶锻压强等方面调整焊接工艺参数,改善轮辋用490CL车轮钢焊缝质量,轮辋成型时焊缝开裂比率从1.5%降低至0.3%。

轮辋辊压成形过程的有限元模拟

随着汽车轻量化的要求,热轧高强钢不断地被应用到轮辋上,辊压工艺成为钢制轮辋的主要成形方法。本文以ABAQUS/Explicit有限元软件为平台,建立轮辋辊压成形过程的三维弹塑性有限元模型,并对轮辋辊压成形的全道次进行数值模拟。在轮辋辊压有限元模型中,以弹簧连接导向轮的方法实现对轮辋边缘的弹性接触,并重点研究边界条件设置对模拟结果的影响。研究表明,此方法模拟的厚度变化规律与试验结果相符合,表明本文建立的轮辋有限元模型是正确的。

钢制车轮轮辋电阻对焊开裂影响因素分析

乘用车钢制车轮制造主要包括四大工艺:轮辐工艺、轮辋工艺、总成焊接工艺及涂装工艺,轮辋电阻对焊工艺是轮辋生产中的重要工艺。轮辋电阻对焊工艺是将长方形轮辋板料,通过圈圆后对焊成环形,然后对环形材料进行滚压成型形成轮辋。轮辋电阻对焊开裂不仅使轮辋生产的质量成本提高,而且在装胎时易造成车轮慢漏气的质量缺陷,引起客户抱怨。因此,对轮辋电阻对焊开裂影响因素的研究具有非常重要的意义。

轧制工艺对高强度车轮AG650LW轮辋钢的组织和性能的影响

通过Gleeble-3800热模拟试验机对AG650LW钢进行动态CCT曲线测定和轧制工艺模拟试验,得出满足650 MPa轮辋钢性能要求的组织为由铁素体+贝氏体+少量的珠光体,其终轧温度840~880℃,卷取温度480℃,轧后层流冷却速率≥10℃/s,硬度≥220HV。试验钢卷的综合开裂率4.3‰,满足了用户的加工期望要求。

轻量化车轮钢590CL的开发与应用

通过在碳锰钢中添加微合金元素铌和钛以及利用控轧控冷工艺在首钢京唐公司2250热连轧生产线上成功开发出600MPa级轻量化汽车车轮轮辋用钢590CL。金相组织观察与统计结果表明，试验钢铁素体晶粒平均尺寸为4．52μm，沉淀析出的（N1），Ti）（C，N）复合析出物的平均直径约为4．84nm，体积分数平均值为2．39×10^-4。经过理论计算，细晶强化对屈服强度的增量约为259MPa，第二相粒子析出强化对屈服强度的增量约为71MPa。试验结果表明，试验钢具有良好的焊接性能和成形性能，经国内某大型车轮厂试用，试验钢闪光对焊后成形合格率达到98％以上，车轮径向疲劳寿命达到125万次。

组合材料车轮结构强度分析

开发了由铝合金轮芯和钢制轮辋的组合材料车轮结构,其结构质量比传统钢制车轮质量减小25%以上,能有效降低一系簧下质量。用ANSYS有限元软件建立组合材料车轮的有限元模型,基于UIC 510-5标准和DVS 1608标准对组合材料车轮的铝合金轮芯和钢制轮辋的静强度及疲劳强度进行分析。结果表明:与传统钢制车轮结构相比,由铝合金材料制造轮芯的组合材料车轮,具有较低径向刚度的优点,其在列车运行过程中轮芯主要承受压应力,充分发挥了铝合金材料抗压性能优于抗拉性能的优点,保证了铝合金轮芯具有钢制车轮的静强度和疲劳强度性能。

热轧汽车轮辋钢孔型设计探讨

针对热轧汽车轮辋钢的变形特点,通过实践和大量数据分析,探索该孔型设计的基本原则和主要参数。

径向载荷下胎唇对钢制车轮胎圈座作用力分布的影响

针对汽车车轮径向疲劳仿真中传统径向载荷加载方式导致仿真结果误差明显的问题,研究胎唇对钢制车轮胎圈座作用力的分布.通过径向载荷作用下轮胎变形试验确定用于计算胎唇与胎圈座之间作用力的橡胶轮胎材料模型;考虑轮胎变形对轮辋应力分布的影响,对车轮进行径向载荷下的有限元分析;将径向载荷作用下的试验测试数据与装配轮胎模型的车轮径向强度仿真结果数据、传统加载方式的仿真结果数据进行对比.结果表明,在车轮径向疲劳仿真中,传统方法得到的结果存在明显误差;为获得准确的径向载荷作用下的仿真结果,应使用装配有轮胎的车轮模型.

轮辋用车轮钢380CL焊后扩口开裂原因分析

采用光学显微镜、显微硬度计等对闪光焊接的轮辋用车轮钢380CL开裂试样进行检测分析。结果表明,车轮钢380CL中C元素含量超内控上限,闪光焊接时焊缝区域为快速高温加热,焊后冷却速度快,焊缝区淬透性提高,出现粗大的贝氏体组织;基体和热影响区显微硬度(HV0.1)为303~310,而焊缝区的显微硬度(HV0.1)为346,比基体和热影响区的硬度高12%~14%,硬度差异较大,轮辋扩口变形时各组织变形协调能力差,导致在焊缝和粗晶热影响区的交界处开裂。通过严控车轮钢380CL的化学成分,同时降低焊接热输入量,可细化焊缝组织,降低焊缝和基体、热影响区的硬度差,保证焊缝具有良好的塑性,降低轮辋成形开裂率。

吉林建龙汽车轮辋用钢开发实践

根据下游用户对汽车车轮钢的使用要求,利用吉林建龙炼钢装备和1450 mm热连轧机组,设计了与汽车轮辋相适应的化学成分和炼钢、热轧工艺,成功开发了330CL、380CL、440CL等汽车轮辋系列用钢,该系列产品通过客户使用验证,满足重载车轮各种试验要求。

车轮钢闪光对焊焊接件开裂分析

针对钢质车轮轮辋闪光对焊中出现的接头断裂现象进行了分析。利用体视显微镜观察了截面的低倍放大形貌,发现焊接前装配工序存在错边现象;利用金相显微镜观察了熔合线与热影响区的微观组织,发现熔合线附近为贝氏体组织,紧邻熔合线约50μm的位置为马氏体组织,重点观察了裂纹附近的形貌,发现存在氧化层与脱碳层,说明裂纹在高温下萌生;利用扫描电镜进行了断口形貌分析,结合能谱分析说明断口焊接过程残留有氧化物,并在熔合线附近存在二次裂纹。本文综合上述检查检测分析结果澄清了轮辋加工开裂的原因。

踏板车钢制轮圈制动异响问题探析

国内小踏板车常配置钢制辐板轮圈并采用鼓式制动,在骑乘,特别是制动时,常会伴有刺耳的异响声。产生异响的主要原因是轮圈制动毂本身材质与制动蹄块材料匹配不好,制动毂材质的选取直接影响制动时的热导率、消振性能,引起不良噪声。要想解决该问题,主要取决于轮圈的结构形式、材料选用等,但具体问题还要具体分析,针对性地解决。

热轧汽车轮辋钢孔型设计

通过多年生产实践和大量数据分析,针对热轧汽车轮辋钢的变形特点,研究热轧汽车轮辋钢孔型设计的基本原则和主要参数,总结出该类特异型钢孔型设计的系统设计方法和一些变形规律,对同行在轮辋钢的孔型设计上有所借鉴,以适应轮辋钢的生产需要。

380CL钢轮辋表面翘皮缺陷分析

采用化学成分析、金相组织观察和能谱检测等手段,对380CL钢轮辋表面翘皮缺陷的产生原因进行分析。结果表明:380CL钢板局部氧化铁皮下存在微裂纹,经过酸洗工序后钢板表面氧化铁皮被去除,在辊形过程中,钢板的皮下微裂纹扩展,轮辋表现为翘皮缺陷。微裂纹产生原因为:铸坯表面存在裂纹,在加热过程中氧原子深入裂纹内部与铁、硅等元素发生反应,在裂纹附近形成氧化圆点;氧原子与碳结合生成气体逸出,导致裂纹处组织出现脱碳现象;裂纹局部组织受热面积增大而温度升高,导致晶粒粗大。

新型整体铸钢车轮热处理工艺研究和试制

针对目前铁路运输高速重载,车轮踏面磨耗较快,使用寿命较低的问题,对铁路机车车辆车轮传统的轮辋单面淬火后的金相组织,综合机械性能进行了研究;设计了车轮轮辋强化两面和三面淬火装置,;对新型整体铸钢车轮轮辋两面和三面强化淬火加回火热处理过程进行了工艺试验;并对新型整体铸钢车轮与国内、外辗钢轮、国际A级、B级辗钢轮加以比较。认为:新型整体铸钢铁路车轮综合机械性能已达到或超过了整体辗钢车轮。运用新型整体铸钢车轮代替整体辗钢车轮将会大大的减低制造成本,产生良好的经济效益和社会效益。

关于钢制车轮变形问题探讨

车轮变形问题是用户常遇到的问题之一,通过对该问题解决过程中对材料、尺寸、结构、试验等几个方面的经验,提出了车轮在设计及验证过程需要考虑的因素。

客车轮辋裂分析与高速车轮钢工艺改进探讨

采用化学分析、金相检验、扫描电镜和能谱仪等对客车辋裂车轮进行分析。结果表明:在裂纹源区域存在棱角分明的Al2O3夹杂,即使夹杂物符合标准但因其组成结构及形态控制不合理,在材料使用状态恶化时,也可造成辋裂失效。通过将铁路客车及高速列车用车轮钢中氧化物控制为"球状Mn S包裹氧化物"复合结构,并使其微细化与弥散化分布,可缓减脆性夹杂对基体组织的割裂、划伤作用,减小脆性夹杂物对基体组织产生的嵌镶应力,减小形成裂纹源的可能性,提高材料的疲劳寿命,防止辋裂。

防止铁道车轮疲劳辋裂技术探讨

导致车轮辋裂的主要冶金因素包括存在棱角分明的Al2O3夹杂、在浇钢砖表面蓄积而成的大型夹杂物、浇注耐材熔损脱落产物。采用"球状MnS包裹点状氧化物"技术,可降低Al2O3夹杂的危害。采用高铝质浇钢砖及"恒通钢量"浇注技术后,减少了浇钢砖表面蓄积形成的大型夹杂物以及耐材熔损脱落产物,模铸车轮轮辋不大于Ф2mm"超声探伤合格率由92%提升到99%。采用连铸工艺后,车轮轮辋小于Ф1mm"超声探伤合格率达到99.7%。

420CL钢轮辋焊缝开裂分析

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪检测等手段,对420CL钢制轮辋开裂焊缝进行断口分析,确定导致焊缝开裂的原因。结果表明:轮辋焊缝裂纹开裂方式为解理断裂,裂纹源附近焊缝中存在大量Mn、Si等元素的氧化物夹杂。夹杂物的存在导致焊缝组织处金属基体组织连续性变差,造成焊缝塑性降低,是焊缝在扩形时开裂的根本原因。焊缝中氧化物夹杂的产生,是由于闪光对焊时,未完全熔化的MnO_(2)和SiO_(2)氧化物在顶锻时未被挤出,从而残留在焊缝内形成夹杂物。建议通过提高闪光焊边部的停留时间、加大顶锻行程来减少焊缝端部氧化物夹杂的存在,从而降低焊缝开裂率。

仪器化压入技术在高铁轮辋原位性能表征中的应用

本文建立了工业化实施仪器化压入技术的集成方法.以实测各卸载段最大载荷、刚度与压入深度为输入量,提出了多变量解耦最优Hollomon本构关系的显式算法,并引入Meyer幂律模型对屈服强度进行修正,确保压入法评测拉伸性能的可靠性.基于“临界压入能量”相关原理,提出了以拉伸断裂应变为临界断裂损伤因子,并以此估测等效断裂韧度的技术路径.同时,选择典型的高铁轮辋实施无取样压入法拉伸性能与等效断裂韧度的评测,获得了与常规标准化试验一致的性能结果.基于原位实测的压入性能结果,定量研究了包括强度、屈强比、硬度及韧性在内的轮辋性能从踏面由表及里的分布特征.综上,仪器化压入技术可作为标准化力学取样试验的重要补充,成为短流程无取样及原位高通量力学性能评估的重要技术手段.