20机械工程材料
MATERBALS FOR MECHANCAL ENGINEERING DOI;10.11973/jxgccl201508023
2015年8月第39券第8期Vol.39No,8Aug2015
钢轨轨面堆焊温度场的数值模拟
充文涛"，李晓延"，孙建通，李庆庆”
（1.北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124； 2.天津航天长征火箭制造有限公司，天津300450）
摘要：基于有限元软件SYSWELD对U71Mn钢轨轨面堆焊温度场进行数值模拟，研究了预热、后热、预热十后热三种焊接工艺对焊接冷却时间(t8/s）的影响，并对焊接热影响区的组织进行观察，最后对模拟结果进行了试验验证。结果表明：预热、后热、预热十后热三种焊接工艺均能延长 t8/5，预热十后热的效果最佳，后热的效果优于预热的；预热十后热工艺是防止出现率硬组织和冷裂纹行之有效的措施；采用模拟得到的焊接工艺可以达到消除马氏体组织的目的，试验结果验证了模拟结果的准确性。
关键词：U71Mn钢轨；数值模拟；冷却时间（ts/s）；泽硬组织
中图分类号：TG402
文献标志码：A
文章编号：1000-3738(2015)08-0103-04
NumericalSimulationof TemperatureField ofRail SteelOverlayWelding
YAN Wen-tao', LI Xiao-yan', SUN Jian-tong', LI Qing-qing
(1, School of Material Science and Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124,China;
2. Tianjin Long March Space Rocket Manufacturing Company Limited, Tianjin 300450, China)
Abstract: Based on software SYSWELD, the temperature field of U71Mn rail steel overlay welding was simulated. The influence of preheating, post-heating and preheating + post-heating on the cooling tine (ts/s) was studied ,and the microstructure of heat effect zone was characterized to verify the correctness of the numerical simulation. The results showed that all the welding processes can prolong the cooling time. The effect of preheating +post-heating process was the best, and post-heating was better than preheating, Preheating + post-heating process was an effective measure to control the hardening structure and cold crack. The calculated process can be used to control the hardening structure, and the simulation results were verified by experiment.
Key words: U71Mn rail steel; numerical simulation;the cooling time (ts/s);hardening structure
0引言
钢轨在轨道电路制式中是传输列车运行信息的唯一导体，然而由于受到环境的影响，经过日晒、雨淋、风吹及氧化，长期不走行车辆的线路，特别是牵出线、安全线、避难线及厂区作业较少的线路，钢轨经常出现生锈现象，因此而导致的轨道电路分路不良给行车安全带来了巨大的隐患，造成的行车事故屡屡发生。轨道电路分路不良现象已引起各级运输管理部门的重视，也一直是各科研部门设法解决
收稿日期：2014-02-17；修订日期：2015-02-10
作者简介：充文海（1987一），男，河北唐山人，硕士研究生。
导师(通讯作者)：李晓延教授万方数据
的老大难问题。
北京联泰信科铁路信通技术有限公司采用轨面
连续堆焊一定宽度不锈钢的方案，使车轮与轨道之间具备良好的导电效果，可以在一定程度上解决轨道电路分路不良的现象。然而由于钢轨钢中的碳含量一般均大于0.6%（质量分数），属于高碳钢，具有很大的淬硬倾向，在焊接过程中热影响区内会生成高碳马氏体组织，易导致钢轨焊后发生开裂2-4]。因此，控制消除钢轨轨面堆焊热影响区内的马氏体组织至关重要。
目前国内外普遍采用焊前预热、焊后随炉冷却或铺盖保温棉的方法来控制高碳钢焊接热影响区内马氏体组织的生成[5-]。然而随炉冷却并不适用于
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