不銹鋼裝配件激光焊接裂紋的失效研究與改善

孫亞棟 張占信 朱小宇 曹廣宇 黃乙天

(中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

不銹鋼殼體作為增壓器的主要組成部分，通常需要經過鑄造、機加工、裝配等主要工序加工而成，其中裝配工序又分為氣密性檢測、壓裝、焊接等。渦輪殼組件中的旁通閥及搖臂即通過焊接工藝連接起來，作為增壓器旁通閥執行機構的一部分，用于控制廢氣閥的開啟與關閉，焊接性能的好壞直接決定了增壓器的安全運行工況和使用性能。下文著重分析導致焊接裂紋產生的關鍵影響因素并制定相應改善措施，有效解決耐熱不銹鋼的激光焊接裂紋問題。

1 焊接裂紋失效模式研究

1.1 現狀描述

圖1所示為增壓器需焊接的配件模型，配件1(旁通閥組件)和配件3(搖臂組件)通過配件2(軸套)的配合與增壓器殼體實現裝配連接，圈內配件1閥桿與配件3搖臂孔配合部位為待焊接區域，要求激光焊接工藝，焊接后熔深2～2.8 mm，焊接后配件可承載大于45 N·m的剪切力,焊接后不允許有裂紋缺陷。圖2所示為常規焊接工藝焊接截面剖切金相圖，焊接后裂紋明顯，性能不達標，焊接工藝亟待優化。

圖1 增壓器需焊接配件模型

圖2 焊接金相照片

1.2 原因分析

1.2.1配件材質分析

為分析裂紋產生的根本原因，先從配件材質及可焊性著手，對兩種配件焊接區域取材進行原子吸收光譜分析，具體成分如表1所示。

表1 母材化學成分分析表 /%

母材中鎳的高含量容易使得不銹鋼配件焊接時產生高溫裂紋，數據顯示兩種配件鎳含量均偏高，且配件2鎳含量明顯高于配件1，從焊縫形成過程來看，應在滿足熔深要求的前提下盡可能減少焊接熔深。……