客車用高強度鋼與普通鋼的焊接工藝研究

劉庚林

(中車時代電動汽車股份有限公司，湖南 株洲 412007)

為減少CO排放量和降低能耗，采用高強度鋼實現客車的輕量化已成為重要方向之一。高強度鋼是在碳素鋼的基礎上添加少量合金元素(總量一般不大于3%)制成的。因碳素鋼中添加了合金元素，其焊接性能也發生了變化，此外，鋼焊接還與焊接結構的復雜程度、剛性、焊接方法、焊接材料和焊接工藝密切相關。特別是異種高強度鋼之間焊接時，此問題尤為突出。本文對高強度鋼QStE700TM和普通鋼Q345B進行異種鋼焊接工藝研究，對于高強度鋼在客車骨架上兼顧輕量化和低成本目標的廣泛應用具有重要指導意義。

1 兩種鋼材的可焊性分析

鋼材的焊接性能通常用碳當量()和裂紋敏感系數()兩個指標表征：若≤0.45%，則鋼材的淬硬傾向不明顯，可焊接性良好；若≤0.3%,則鋼材的焊接裂紋缺陷風險低，不需要預熱。兩者計算的經驗公式如下：

=C+(Mn/6)+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)15

(1)

=C+(Mn+Cr+Cu)/20+V/10+Mo/15+Si/30+Ni/60+5B

(2)

由QStE700TM和Q345B的化學成分可計算得QStE700TM的≈0.4%，Q345B的≈0.42%，兩者均小于0.45%；QStE700TM的≈0.17%，Q345B的≈0.26%，兩者均小于0.3%。兩種鋼材可焊性均為良好，焊縫出現裂紋的幾率較小，故不需預熱，可直接進行焊接。

2 焊接工藝試驗設計

2.1 焊接接頭工藝設計與要求

根據鋼材廠商推薦的焊接方法，高強度鋼QStE700TM和普通鋼Q345B焊接采用135熔化極氣體保護焊，保護氣體為CO+Ar,混合比例為20%+80%。根據“低強度匹配”原則，焊絲選擇某公司生產的HTW-50，國標規格型號為ER50-6,焊絲直徑為1.0 mm，執行標準為GB/T 8110—2008，其化學成分及力學性能見表1。

表1 焊絲化學成分及力學性能

客車骨架一般采用矩形管鋼材，常見的焊接接頭主要有管對接和管角接兩種。……