不銹鋼地鐵車體TIG自動(dòng)焊應(yīng)用研究

許理 朱偉 戴忠誠(chéng) 周成候 孟憲偉 漸春光 陳菲 張洪逵

不銹鋼地鐵車體TIG自動(dòng)焊應(yīng)用研究

許理 朱偉 戴忠誠(chéng) 周成候 孟憲偉 漸春光 陳菲 張洪逵

采用TIG自動(dòng)焊技術(shù)研究了不銹鋼地鐵車輛用X2CrNiN18-7薄板的焊接工藝。結(jié)果表明：在選用合適的焊接參數(shù)條件下，焊縫不僅外觀成形美觀、焊接變形小，而且接頭橫截面也顯示接頭熔合良好，無(wú)不良焊接缺陷。

1. 概述

目前不銹鋼車體制造常用焊接方法有MAG焊、電阻點(diǎn)焊和縫焊等，然而卻不適合焊接較薄且長(zhǎng)直的密封性較高工件。TIG焊又稱鎢極氬弧焊，是一種非熔化極惰性氣體保護(hù)焊，該焊接方法不僅操作簡(jiǎn)單靈活，而且熱量集中、熔深好、接頭質(zhì)量可靠，因此常用來(lái)焊縫缺陷修補(bǔ)及根部打底焊，但其生產(chǎn)效率較低。

TIG自動(dòng)焊是建立在TIG焊基礎(chǔ)上的一種高效高質(zhì)焊接方法，不僅能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接操作，焊接過(guò)程中熱輸入量穩(wěn)定，而且焊縫成形美觀、質(zhì)量可靠，特別適合于難焊接的不銹鋼薄板且長(zhǎng)直工件。

因此，本文就以我公司某不銹鋼地鐵項(xiàng)目為依托，選用與項(xiàng)目生產(chǎn)中車頂和底架波紋板大部件同材質(zhì)的X2CrNiN18－7不銹鋼薄板為試驗(yàn)材料，嘗試探索其TIG自動(dòng)焊焊接工藝，期望為后續(xù)車輛生產(chǎn)提供理論依據(jù)和工藝保障。

2. 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)材料選用不銹鋼地鐵車輛用X2CrNiN18—7奧氏體不銹鋼板材，供貨狀態(tài)為冷軋態(tài)，規(guī)格有0.8（1.0、3.0）mm×150mm×350mm三種，填充焊絲牌號(hào)E R 3 0 8 L S i，φ0.8mm。焊接接頭形式設(shè)計(jì)為搭接，焊前試板待焊區(qū)用丙酮溶液擦洗干凈，然后用F鉗將其固定在帶有銅墊塊的工裝上，試驗(yàn)材料化學(xué)成分如表1所示。

焊接設(shè)備采用龍門雙臂IGM焊接機(jī)器人，焊機(jī)為Fronius Trans Tig 4000，直流正接。試驗(yàn)焊槍磁嘴φ8m m，鎢極材質(zhì)WC20、φ3.2mm，保護(hù)氣體采用95%Ar和5%H2的氬氫混合氣。試驗(yàn)不同板厚組合TIG自動(dòng)焊焊接參數(shù)如表2所示。工藝試驗(yàn)完

成后，沿垂直焊接方向截取少許宏觀試樣，經(jīng)砂輪機(jī)粗磨及砂紙精磨后，在體積比1:3的硝酸和鹽酸混合液（俗稱“王水”）中腐蝕，然后用低倍放大鏡進(jìn)行觀察，部分試樣還采用金相顯微鏡作進(jìn)一步觀察。

表1 試驗(yàn)材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

3. 試驗(yàn)結(jié)果

（1）宏觀形貌 不同板厚組合TIG自動(dòng)焊焊縫接頭宏觀形貌如圖1所示。顯然可見，在本工作試驗(yàn)采取的焊接參數(shù)條件下，三種板厚組合焊縫接頭外觀均成形良好，未見焊接不良缺陷。焊縫正面均呈現(xiàn)出TIG焊常見的金黃色，表明焊接過(guò)程中氣體保護(hù)良好；焊縫背面清晰可見焊接熱痕跡，但未見過(guò)不銹鋼薄板MAG焊焊后背面常見的過(guò)燒或燒穿現(xiàn)象。

（2）橫截面形貌 圖2為圖1三種板厚組合TIG自動(dòng)焊焊縫接頭橫截面照片。從圖2可以看出，三種不同板厚組合TIG自動(dòng)焊焊縫接頭橫截面均熔合良好，未見根部熔合不良等焊接缺陷。

（3）金相組織 為進(jìn)一步觀察TIG自動(dòng)焊焊接頭微觀結(jié)構(gòu)，選取板厚組合為1mm+1mm的焊接頭橫截面試樣在金相顯微電鏡下作進(jìn)一步觀察，如圖3所示。母材區(qū)為典型的奧氏體組織；焊縫區(qū)為奧氏體加鐵素體的混合組織，但鐵素體含量較少；熔合區(qū)可見清晰熔合界線。

4. 結(jié)語(yǔ)

本文探索研究了不銹鋼地鐵車體波紋板大部件用X2CrNiN18—7薄板的TIG自動(dòng)焊搭接焊接工藝。結(jié)果表明，在選用合適的焊接工藝條件下，TIG自動(dòng)焊焊縫不僅外觀成形美觀、焊接變形較小，而且接頭焊接質(zhì)量可靠。因此為后續(xù)項(xiàng)目生產(chǎn)中該工藝的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

表2 不同板厚組合TIG自動(dòng)焊焊接參數(shù)

圖1 不同板厚組合TIG自動(dòng)焊接頭宏觀形貌

圖2 TIG自動(dòng)焊焊逢接頭橫截面照片

圖3 焊縫接頭區(qū)金相組織照片

許理等，南車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司。