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轧辊堆焊修复过程

根据ANSYS模拟的结果,接触应力的最大值为1158MPa,最大剪应力的最大值为348MPa,最大剪应力最大值出现的位置为距离表面5mm处,这与轧辊实际发生接触疲劳片状剥落的位置近似。
  这些研究为硬面层材料的制备提供了目标和方向。使用ANSYS模拟了轧辊堆焊修复过程中轧辊的温度场和应力场,模拟得到的焊接热循环曲线与熔池尺寸与实测数据非常吻合。残余拉应力的实测值比模拟值低,压应力比模拟值高,这是由于模拟未考虑焊后材料的相变应力。
  模拟结果表明环向应力对焊缝的影响大于横向应力,环向应力在焊后最初表现为压应力,冷却后由于塑变表现为拉应力,拉伸应力最大值出现在焊缝中心和焊趾附近,拉应力模拟最大值为1086MPa,实测值为805MPa。横向应力主要表现为压应力,模拟压应力最大值为531MPa,实测值为354MPa,因此残余应力主要为较大的环向拉伸应力。在不同预热温度下模拟残余应力场,结果表明未预热的焊后残余应力的最大值为1190MPa,300℃预热残余应力最大值为801MPa,400℃预热残余应力最大值为642MPa,500℃预热残余应力最大值为491MPa。可见轧辊堆焊设备焊前预热可以有效减小焊后残余应力。通过优化实验制备了两种埋弧焊用硬面药芯焊丝,考察了硬面层硬度在不同回火热处理温度下的高温稳定性,两组硬面合金的最佳热处理温度为480℃,且高合金钢配方硬面合金的硬度值高于马氏体不锈钢配方硬面合金。
  并分析了Ni和Mo对硬面层高温稳定性的影响,根据硬度测试结果并考虑制备药芯焊丝的经济性决定钼和镍的添加量均为4%。氮合金化使残余的奥氏体更加稳定并且尽量保留固溶的Cr,从而延迟了M23C6及M6C型析出物的析出。