薄板T對(duì)接焊縫熔透工藝開發(fā)

周超 王剛 孫偉

摘要：為研究高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架薄板焊接件T對(duì)接單Y形坡口焊縫熔透措施，選擇不同的焊接工藝進(jìn)行焊接試驗(yàn);試驗(yàn)?zāi)覆倪x用3mm厚度的S355J2W+N鋼板，焊接方法采用MAG焊接，調(diào)整焊接試件組裝間隙及焊接工藝參數(shù)進(jìn)行試焊，并對(duì)不同焊接規(guī)范焊接的試件進(jìn)行外觀、焊縫宏觀金相、硬度檢查，確定合適的焊接工藝。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架;焊接;薄板;T對(duì)接;

1 引言

轉(zhuǎn)向架是高速動(dòng)車組的走行部，部分焊接件使用3mm薄板焊接而成，由于轉(zhuǎn)向架在運(yùn)行過程中振動(dòng)大，薄板件的焊接質(zhì)量是行車安全的重要保障。此類焊接件的焊縫接頭形式中，T對(duì)接單Y形坡口占總焊縫長度超過40%，因此要保證部件的整體焊接質(zhì)量，就需要采用合適的焊接工藝來保證T對(duì)接焊縫的熔透。通過采用不同的焊接工藝進(jìn)行焊接試驗(yàn)，確定合理的焊接工藝規(guī)范，為薄板焊接部件的生產(chǎn)提供工藝支持。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取的母材為S355J2W+N耐候鋼板，鋼板的化學(xué)成份及力學(xué)性能見表1和表2。焊接材料為φ1.0的H08Mn2Si實(shí)心焊絲，焊接氣體為80%Ar+20%CO2。

2.2 試驗(yàn)方法

（1） 試件準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)的目的主要是試驗(yàn)薄板T對(duì)接單Y形焊縫打底焊熔透性，因此選用厚度為3mm的母材，接頭形式為T對(duì)接單Y形坡口，坡口角度50°、鈍邊（0～0.5）mm，焊縫長度300mm，接頭形式見圖1所示。

（2）試件焊接

為了得到最佳的焊接工藝規(guī)范，采用調(diào)整焊接間隙、工藝參數(shù)、焊縫層數(shù)的方法進(jìn)行焊接試驗(yàn)，工藝規(guī)范匹配設(shè)置見表3。焊接人員選擇1名專業(yè)焊接技師，以減少人員操作技能對(duì)焊接的影響。電焊機(jī)選用型號(hào)為YD-350GL3的Panasonic電焊機(jī)，采用直流反接焊接位置采用PA位置焊接，焊槍角度垂直于坡口，焊接方向采用左焊法。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 焊接接頭的熔透性

焊后試件焊縫的缺欠評(píng)價(jià)按照ISO5817的質(zhì)量等級(jí)B級(jí)進(jìn)行檢查，并將試件沿垂直于焊縫方向切割取樣，每條焊縫沿長度方向每間隔20mm取樣1個(gè)截面，共10個(gè)截面，對(duì)截面進(jìn)行打磨腐蝕后，觀查焊縫熔透情況及焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查分析。

（1）組裝間隙（0～0.5）mm

對(duì)試件S1和S2進(jìn)行檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，S1試樣宏觀金相合格率約為10%，S2試件宏觀金相合格率約20%，通過分析可知，組裝間隙為（0～0.5）mm時(shí)，當(dāng)采用高于190A/22V時(shí)，近坡口側(cè)熱量集中，焊縫易出現(xiàn)燒穿，焊工難以操作，但低于190A/22V的參數(shù)進(jìn)行焊接，無法保證焊縫近平板側(cè)的熔透。

2. 組裝間隙（1～1.5）mm

對(duì)S3和S4試件試件進(jìn)行檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，試件S3焊縫宏觀金相合格率約50%，試件S4宏觀金相合格率約40%，通過分析可知，組裝間隙為（1～1.5）mm時(shí)，焊接的熔透比例較間隙（0～0.5）mm有較大提高。采用高于190A/22V的規(guī)范進(jìn)行焊接時(shí)，主要缺陷為焊穿，采用低于190A/22V的規(guī)范時(shí)，焊縫主要缺陷為近平板側(cè)未熔透。

3. 組裝間隙（2～3）mm

對(duì)S5和S6試件試件進(jìn)行檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表6。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，試件S5宏觀金相合格率60%，試件S6焊縫宏觀金相合格率約90%，通過分析可知，組裝間隙為（2～3）mm時(shí)，采用高于170A/18V的規(guī)范進(jìn)行打底、190A/20V填充焊接時(shí)，焊縫根部凸起且易焊穿，焊腳尺寸超過標(biāo)準(zhǔn)要求，而使用小參數(shù)進(jìn)行打底可取得較好的焊接效果，且對(duì)焊工的操作要求相對(duì)較低。

3.3 接頭的硬度試驗(yàn)

對(duì)符合要求的S6號(hào)試件進(jìn)行硬度檢測，硬度檢測結(jié)果如圖8所示。可見，母材硬度在（190～203）HV，熱影響區(qū)硬度在（204～239）HV，焊縫硬度在（199～218）HV，接頭各區(qū)域的硬度分布較均勻，最大硬度出現(xiàn)在熱影響區(qū)，低于ISO15614-1規(guī)定的最大允許更度380HV。

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)可知，3mm薄板T對(duì)接單Y形接頭焊接使用（2～3）mm間隙焊接、小規(guī)范打底填充，可以獲得更好的焊縫熔透質(zhì)量。

焊接3mm厚S355J2W+N鋼板使用小規(guī)范焊接，可以得到與母材力學(xué)性能近似的焊接接頭，且焊接更容易操作。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京;機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]盧峰華，許鴻吉.S355J2W+N耐候鋼焊接接頭的組織和力學(xué)性能[J].熱加工工藝.2012（05）

1715500511249