【毕业设计】42CrMo机车零件焊接修复及其磁痕分析.doc文档59页原创精品

但是再大产量的背后仍然有许多诸如质量问题的存在。

尤其是机车的各个核心部位的零件上的质量问题更加应该令人重视。

因此，本文以曲轴连杆为对象，对其修复及修复后的问题进行研究。

曲轴和连杆的应用和发展曲轴曲轴概述曲轴图是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下往复运动变成循环旋转运动。

它是发动机上的个重要的机件，主要包括主轴颈和连杆颈。

主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是个典型的曲柄滑块机构。

曲轴的旋转是发动机的动力源，也是整个机械系统的最核心的部位。

曲轴在工作过程中既要承受周期性变化的气体压力往复惯性力和离心力，又要承受他们所产生的扭矩和弯矩。

因此，在上述载荷的作用下，曲轴承受着很大的弯曲扭转应力，扭转振动和附加应力，以及交变负荷的冲击。

这些载荷不仅数值较大，而且般呈周期性变化，故容易使曲轴产生扭转和弯曲变形，甚至产生裂纹和断裂。

图典型的曲轴结构示意图曲轴的材料选择目前，车用发动机曲轴材质有球墨铸铁和钢两类。

由于球墨铸铁的切削性能良好，可获得较理想的结构形状，并且和钢质曲轴样可以进行各种热处理和表面强化处理来提高曲轴的抗疲劳强度硬度和耐磨性。

而球墨铸铁曲轴成本只有调质钢曲轴成本的左右，所以球墨铸铁曲轴在国内外得到了广泛应用。

据统计资料显示，车用发动机曲轴采用球墨铸铁材料的比例美国为英国为日本为，此外德国比利时等国家也已经大批量采用球墨铸铁材料。

国内采用球墨铸铁曲轴的趋势则更加明显，以上的中小型功率发动机曲轴均采用球墨铸铁材料。

就大功率车用柴油机曲轴而言，锻钢曲轴具有较高的综合机械性能。

许多高强化的中高速大功率四冲程柴油机都无例外地采用锻钢曲轴。

排量在以上的发动机也都采用钢质模锻曲轴。

曲轴的加工工艺进入世纪以后，发动机曲轴在制造工艺刀具等方面都发生了巨大的变化。

领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺，由于加工精度低和柔性差等原因，正在逐步退出历史舞台。

高速高效的复合加工技术及装备迅速进入汽车及析。

并对焊后进行磁粉检测，对磁粉出现的问题进行了研究。

结论如下钢具有良好的高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。

经过调质处理后具有良好的综合力学性能，广泛用于重要的大截面机器零件，乳制造高功率内燃机的曲轴连杆汽轮发电机的主轴叶轮等，或作为以下的高温零件的原材料耐热钢使用。

的成分决定了其具有较差的焊接性。

其较高的含碳量导致淬硬倾向明显，极易产生热裂纹淬硬性和冷裂纹等问题。

在焊接过程中，由于母材熔化会溶入到焊缝中，导致焊缝金属的含碳量增加。

在焊后冷却时，其中的成分差异较大，极易形成偏析组织，最终导致热裂纹。

另外，含碳量过高导致热影响区极易出现硬脆的马氏体组织，在中碳钢的马氏体中含碳量较高，有很大的过饱和度，点阵畸形严重硬度和脆性更大，冷裂纹敏感性更为突出。

因此在焊接时要综合考虑三个方面的影响。

为了防止热裂纹的产生，般采用低碳低硅焊丝，对于重要的钢材和焊丝采用真空熔炼或电渣精炼。

另外防止冷裂纹，采用含氢量较低的焊接材料，焊前预热，焊后及时回火，还应采用较小的焊接热输入和热量集中的焊接方法。

焊后进行质量检测，通过磁粉探伤时发现有磁粉聚集现象。

通过渗透检测，金相组织观察都未发现是由于焊接缺陷所造成的磁粉聚集现象。

并且为了验证是否是由于母材和焊材的成分不同，采用焊丝进行的同种工艺下的焊接，焊后进行磁粉探伤同样发现磁粉聚集现象。

通过通过渗透检测，金相组织观察都未发现焊接缺陷。

因此可以推断出磁粉聚集的原因主要是由于焊缝的组织差异过大造成。

对非相关显示进行了初步的讨论，并对在焊接中所遇到的磁粉聚集现象进行研究。

研究表明，不是所有的磁痕都是由缺陷引起的。

对的焊后热处理也进行了研究，制定了在焊后如何让组织均匀，成分偏析的程度减轻的热处理工艺，并得到了有效地结果。

在同种合金之间的焊接仍然有磁痕显示，说明此次磁痕并非是异种材料焊接所造成。

焊接的焊缝在热处理后磁痕同样得到减轻。

焊接热影响区出现脆化和软化现象，通过制定退火的热处理工艺，使母材组织得到了改善，并使磁粉聚集现象得到了有效地改善。

展望虽然前面的工作做了很多，但是还有很多问题没有解决。

在焊接中会遇到各种情况导致最后的焊接质量难以保证，另外对与非相关磁痕的分析也只是对其进行了定性的分析，没有真正的从微观角度来解决问题。

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导师具有渊博而精深的理论知识，在学术上高瞻远瞩，对前沿问题具有敏锐的洞察力。

在求学的过程中，导师的悉心指导与谆谆教诲，使我受益匪浅，学生将永远铭记在心导师严谨的治学态度，丝不苟的工作作风给我留下深刻印象，这些都将在我以后的人生路上时时鞭策着我。

在此，对导师在学习与生活上的照顾表示深深的谢意与感激，同时深深感谢夏天东教授赵文军高级工程师徐仰涛老师在实验过程当中不断指教和无私帮助，他们学识渊博，工作认真负责，待人诚恳和蔼，从实验设计中的启发到总结分析中的建议和讨论，都得到了他们无私的帮助，在此深表谢意，感谢同课题组的郭铁坤呼群和崇凤娇同学在实验中给予的协作，正是他们的帮助，使各项实验顺利完成。

感谢父母亲人和朋友对我的鼓励和支持，他们的理解关爱支持和鼓励是我不断进取的动力。

最后，感谢参加论文评审和答辩的各位教授专家的辛勤劳动，张浩鑫年月附录攻读学位期间所发表的学术论文王晓军，张浩鑫曲轴堆焊修复及非相关显示研究现状材料导报，待录用学校代号学号分类号密级公开工程硕士学位论文机车零件焊接修复及其磁痕分析学位申请人姓名培养单位材料科学与工程学院导师姓名及职称教授学科专业材料工程研究方向先进焊接技术论文提交日期年月日学校代号学号密级公开兰州理工大学硕士学位论文机车零件焊接修复及其磁痕分析学位申请人姓名导师姓名及职称教授培养单位材料科学与工程学院专业名称材料工程论文提交日期年月日论文答辩日期年月日答辩委员会主席兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下进行研究所取得的研究成果。

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作者签名日期年月日导师签名日期年月日摘要第章绪论引言曲轴和连杆的应用和发展曲轴连杆和堆焊的特点及应用特点及应用堆焊的特点及应用现阶段无损检验主要方法无损检测的概述和研究进展无损检测的定义无损检测与评价的特点无损检测的研究与实践意义磁粉检测磁粉检测的特点磁粉检测的物理基础影响铁磁性的主要因素磁粉检测的原理以及主要影响因素磁痕分析的意义本课题的研究意义第章的焊接性能母材钢的化学成分及机械性能钢的特征及适用范围钢的热处理工艺的焊接性能分析焊接产生的热裂纹焊缝的淬透性和冷裂纹焊接材料的选择的焊接方法的焊接工艺特点本章小结第章焊接过程和焊接结果分析焊接工艺的制定焊接方法的选择实验设备焊接材料的选择焊接规范焊接前的准备直流反接的特点焊接过程及焊后无损检测结果焊缝外貌形状焊后处理焊接质量检验渗透检测验证焊缝的金相