CN102435496A - 桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，包括拉伸检测、弯曲检测和金相检测，通过对拉伸检测试样和弯曲检测试样进行设计，保证检测结果的准确性。本发明通过制作适合检测的检测试样，然后通过国家力学标准进行检测，其检测结果准确、合理。
Description
技术领域
本发明涉及桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，具体是桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法的试样选取制作方法。
背景技术
桥壳轴头的摩擦焊采用英国汤姆森摩擦焊机，该机具备焊接效率高.精度高.可靠性高的特点。焊接桥壳中段的材料种类有低合金高强度钢和铸钢SCW550，驱动桥壳是汽车上重要部件，其安全性和可靠性必须得到保证。摩擦焊焊接轴头的安全性和可靠性，除了桥壳需要通过台架疲劳试验外，还需要对焊缝进行力学性能试，证明焊缝的力学性能好于本体的力学性能。因此焊缝的拉伸试样和弯曲试样的提取必须真实反映焊缝的实际性能。
我国对摩擦焊焊缝的检测没有统一的方法，一般拉伸试样取样时，如果试样焊缝一边长度短不易夹持，会采用焊接加长的方法便于制作拉伸和弯曲试样，但由于桥壳摩擦焊焊缝两边热影响区存在，因焊接加长再受热影响会影响试验的准确性，不适合桥壳摩擦焊焊缝的试样制作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，解决现有检测方法检测结果不准确的问题。
本发明的技术方案为：
桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，包括拉伸检测、弯曲检测和金相检测，所述的桥壳选用低合金高强度钢材质或铸钢SCW550制成，所述的轴头选用30Mn2制成，检测方法具体包括以下步骤：
（1）、试样的拉伸检测：
a、将已焊接好的桥壳和轴头的内外飞边除去，形成长度为100-120mm、端面为圆环形的环状体，环状体的壁厚即圆环形端面的内圈和外圈之间的距离，且大于14mm；
b、将环状体沿端面分割成多个宽度为18-22mm的长条，然后将长条切割加工成长方体，再将长方体的中部进行加工，形成中部为9-11mm直径圆柱体的哑铃状拉伸试样，且桥壳和轴头的焊缝位于圆柱体长度的中间位置；
c、将拉伸试样按GB228标准进行拉伸试验；
（2）、试样的弯曲检测：
a、面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的厚度通过公式d=100*ts/δ-ts确定得到，其中，ts表示面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度或侧弯弯曲试样的厚度，d为支棍最小直径=24mm，低合金高强度钢拉伸率δ≥20，铸钢SCW550拉伸率δ≈15；经计算低合金高强度钢ts为6mm，汤姆森摩擦焊机给出的面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的厚度为5-6mm，与计算值相接近，所以低合金高强度钢ts选用5-6mm，经计算铸钢SCW550 ts为4.235mm，与给定值5-6mm差距较大，所以铸钢SCW550 ts选用4.2-4.4mm；
面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样的长度通过以下公式确定：L≥l+2R，其中，L为面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度，l为支棍最小距离=42mm，R为支棍最小半径12mm，经计算L≥66mm,所以面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度选用67-73mm；
b、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条包含内弧面的一部分切割去除，并将外弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.2-4.4mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为67-73mm、宽度为17-19mm的长方体面弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于面弯弯曲试样的中间位置；
c、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条包含外弧面的一部分切割去除，并将内弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.2-4.4mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为67-73mm、宽度为17-19mm的长方体背弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于背弯弯曲试样的中间位置；
d、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条的内弧面和外弧面的均进行磨平处理，然后将切割和磨平后的长条进行长度和厚度切割制成长度为67-73mm长方体侧弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于侧弯弯曲试样的中间位置，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割厚度为4.2-4.4mm；
e、将制得的面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样按GB232进行弯曲试验；
（3）、金相检测：
将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条进行切割，制成厚度10-12mm，宽度为步骤1中环状体的壁厚，长度25-30mm的长方体金相试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于金相试样长度的中间位置；然后将金相试样进行焊缝组织分析和焊缝区硬度分布状况检测。
所述的哑铃状拉伸试样中部圆柱形的有效长度为30-35mm。
步骤1中所述的长条切割后的长方体的长度为100-105 mm、宽度为环状体的壁厚。
本发明的优点：
（1）、本发明所述的拉伸试样检测是将用于拉伸试样的检测器卡住拉伸试样两端头，然后进行拉伸，因为桥壳和轴头的焊缝位于圆柱体长度的中间位置，所以其两端受力均匀，检测结果更准确；
（2）、由于桥壳选用低合金高强度钢或铸钢SCW550制成，因两种材质不同其伸长率也就不同，所以不能采用一样的弯曲厚度进行检测，所以本发明对两种不同材质的弯曲厚度进行了重新的设计，保证了检测结果更准确。
附图说明
图1是已焊接好的桥壳和轴头的结构示意图。
图2是环状体端面的结构示意图。
图3是拉伸试样的结构示意图。
具体实施方式
桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，包括拉伸检测、弯曲检测和金相检测，具体包括以下步骤：其中，桥壳中段选用低合金高强度钢材质或铸钢SCW550制成，轴头选用30Mn2制成，
（1）、试样的拉伸检测：
a、将已焊接好的桥壳中段1和轴头2（见图1）的内外飞边3除去，形成长度为110mm、端面为圆环形的环状体4（见图2），且圆环形端面的内圈和外圈之间的距离即为壁厚，且大于14mm；
b、将环状体4沿端面分割成多个宽度为20mm的长条5，然后将长条5加工成长度为100 mm、中部为圆柱体结构的哑铃状拉伸试样6（见图3），且桥壳和轴头的焊缝7（见图1、图3）位于圆柱形长度的中间位置，圆柱形的有效长度为33mm，端面直径为10mm；
c、将拉伸试样按GB228标准进行拉伸试验；
（2）、试样的弯曲检测：
a、面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的宽度通过公式d=100*ts/δ-ts确定得到，其中，ts表示面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度或侧弯弯曲试样的厚度，d为支棍最小直径=24mm，δ为拉伸率（低合金高强度钢δ≥20，铸钢SCW550δ≈15）；经计算低合金高强度钢ts为6mm，汤姆森摩擦焊机给出的面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的宽度为5-6mm，与计算值相接近，所以低合金高强度钢ts选用5.5mm，经计算铸钢SCW550 ts为4.3mm，与给定值5-6mm差距较大，所以铸钢SCW550 ts选用4.3mm；
面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样的长度通过以下公式确定：L≥l+2R，其中，L为面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度，l为支棍最小距离=42mm，R为支棍最小半径12mm，经计算L≥66mm,所以面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度选用70mm；
b、将步骤1中得到的宽度为20mm的长条包含内弧面的一部分切割去除，并将外弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5.5mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.3mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为70mm、宽度为18mm的长方体面弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于面弯弯曲试样的中间位置；
c、将步骤1中得到的宽度为20mm的长条包含外弧面的一部分切割去除，并将内弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5.5mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.3mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为70mm、宽度为18mm的长方体背弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于背弯弯曲试样的中间位置；
d、将步骤1中得到长条的内弧面和外弧面的均进行磨平处理，然后将切割和磨平后的长条进行长度和厚度切割制成长度为70mm长方体侧弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于侧弯弯曲试样的中间位置，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割厚度为5.5mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割厚度为4.3mm；
e、将制得的面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样按GB232进行弯曲试验；
（3）、金相检测：
将步骤1中得到的宽度为20mm的长条进行切割，制成厚度10-12mm，宽度为圆环体壁厚，长度25-30mm的长方体金相试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于金相试样长度的中间位置；然后将金相试样进行焊缝组织分析和焊缝区硬度分布状况检测。
根据摩擦焊焊接的几种桥壳板厚16-27.5mm范围，摩擦焊焊接完成后焊缝两边热影响区范围各为10-15mm，及焊缝距轴头端（与中段外圆直径相同）长度为33-40mm，考虑拉伸试样夹持需要，确定哑铃状试样端头（轴头端）尺寸为φ16X15mm，确定有效拉伸直径φ10mm，拉伸标长Lo =30-35mm之间，并且使焊缝位置处于拉伸试样的中间，实现拉伸试验可行性和真实性。
本摩擦焊焊缝试验，能够达到以下目的：
1、焊缝性能的真实性:抗拉强度σb、屈服强度σs、伸长率δ等数值由于试样规范，方便计算；
2、试验取样的合理性:取样时保留了摩擦焊焊缝的实际状况；
3、试验结果的有效性:由于焊缝处于试样的正中间，试验过程直接可以判断焊缝强度是否好于本体；
4、焊缝性能与本体性能的可比性: 对弯曲试验而言，铸钢SCW550的伸长率δ≈15，同样试验条件下弯曲试样取4.3mm厚度，只要本体和焊缝两种弯曲试验＞90°都不断，即判断为对比合格。
Claims (3)
1.桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，包括拉伸检测、弯曲检测和金相检测，所述的桥壳选用低合金高强度钢材质或铸钢SCW550制成，所述的轴头选用30Mn2制成，其特征在于：检测方法具体包括以下步骤：
（1）、试样的拉伸检测：
a、将已焊接好的桥壳和轴头的内外飞边除去，形成长度为100-120mm、端面为圆环形的环状体，环状体的壁厚即圆环形端面的内圈和外圈之间的距离，且大于14mm；
b、将环状体沿端面分割成多个宽度为18-22mm的长条，然后将长条切割加工成长方体，再将长方体的中部进行加工，形成中部为9-11mm直径圆柱体的哑铃状拉伸试样，且桥壳和轴头的焊缝位于圆柱体长度的中间位置；
c、将拉伸试样按GB228标准进行拉伸试验；
（2）、试样的弯曲检测：
a、面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的厚度通过公式d=100*ts/δ-ts确定得到，其中，ts表示面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度或侧弯弯曲试样的厚度，d为支棍最小直径=24mm，低合金高强度钢拉伸率δ≥20，铸钢SCW550拉伸率δ≈15；经计算低合金高强度钢ts为6mm，汤姆森摩擦焊机给出的面弯弯曲试样的厚度、背弯弯曲试样的厚度和侧弯弯曲试样的厚度为5-6mm，与计算值相接近，所以低合金高强度钢ts选用5-6mm，经计算铸钢SCW550 ts为4.235mm，与给定值5-6mm差距较大，所以铸钢SCW550 ts选用4.2-4.4mm；
面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样的长度通过以下公式确定：L≥l+2R，其中，L为面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度，l为支棍最小距离=42mm，R为支棍最小半径12mm，经计算L≥66mm,所以面弯弯曲试样、背弯弯曲试样或侧弯弯曲试样的长度选用67-73mm；
b、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条包含内弧面的一部分切割去除，并将外弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.2-4.4mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为67-73mm、宽度为17-19mm的长方体面弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于面弯弯曲试样的中间位置；
c、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条包含外弧面的一部分切割去除，并将内弧面磨平，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割和磨平后的厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割和磨平后的厚度为4.2-4.4mm，然后将切割和磨平后的长条进行长度和宽度切割制成长度为67-73mm、宽度为17-19mm的长方体背弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于背弯弯曲试样的中间位置；
d、将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条的内弧面和外弧面的均进行磨平处理，然后将切割和磨平后的长条进行长度和厚度切割制成长度为67-73mm长方体侧弯弯曲试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于侧弯弯曲试样的中间位置，当桥壳为低合金高强度钢制成时，切割厚度为5-6mm，当桥壳为铸钢SCW550制成时，切割厚度为4.2-4.4mm；
e、将制得的面弯弯曲试样、背弯弯曲试样和侧弯弯曲试样按GB232进行弯曲试验；
（3）、金相检测：
将步骤1中得到的宽度为18-22mm的长条进行切割，制成厚度10-12mm，宽度为步骤1中环状体的壁厚，长度25-30mm的长方体金相试样，长度切割保证桥壳和轴头的焊缝位于金相试样长度的中间位置；然后将金相试样进行焊缝组织分析和焊缝区硬度分布状况检测。
2.根据权利要求1所述的桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，其特征在于：所述的哑铃状拉伸试样中部圆柱形的有效长度为30-35mm。
3.根据权利要求1所述的桥壳轴头摩擦焊焊缝检测方法，其特征在于：步骤1中所述的长条切割后的长方体的长度为100-105 mm、宽度为环状体的壁厚。
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