動車用Q345A與SS400P異種鋼焊接工藝研究

毛波 袁翔

300k m/h的動車組是目前我國運行速度最快的列車。由于其運行速度高，工作環(huán)境惡劣，因此對機車車輛的結(jié)構(gòu)材料要求較高，特別是車輛底部的懸掛件。由國產(chǎn)化的需要，300k m/h動車APU/ARF箱體懸掛吊耳、變壓器安裝梁等重要部位將采用6mm的Q345A材料替代原日本進口的SS400P材料。由于其他部位的材料不變，所以形成了Q345A+SS400P的典型異種金屬焊接結(jié)構(gòu)。為了對該兩種材料制定出合理的焊接參數(shù)，保證焊接接頭具有所要求的使用性能，本文對 Q345A與SS400P材料及異種鋼焊接性能進行了研究。

1. 焊接材料及焊接方法

（1）試驗材料 6mm 的Q345A和SS400P的供貨狀態(tài)為熱軋態(tài)，其化學成分及力學性能如表1所示。

（2）焊接材料及焊接方法的選擇 焊接材料依據(jù)母材的力學性能，選擇相應強度級別的焊接材料；依據(jù)設計要求和生產(chǎn)實際情況，焊絲選用國產(chǎn)ER50—6焊絲。

焊接方法結(jié)合以往單獨焊接SS400P和Q345A的經(jīng)驗，以及板材的厚度、焊縫成形、焊接飛濺傾向、焊接效率和熔深等，我們排除了焊條電弧焊以及鎢極氬弧焊，而采用了80%Ar+20% CO2熔化極富氬氣體保護焊。

2. 焊接工藝

（1）碳當量計算 按國際焊接學會（IIW）推薦公式計算出SS400P的碳當量為0.248%，Q345A的碳當量為0.361%。由計算結(jié)果可知，兩種材料的淬硬傾向不大，焊接性優(yōu)良。同時在工作中實際板厚為6mm，溫度也高于+5℃，焊接時可以不預熱。

（2）材料微觀金相 我們對兩種試驗材料的金相進行了微觀檢測，其顯微組織如圖1、圖2所示。

從圖中可以看出，Q345A微觀金相基體組織是呈帶狀分布的鐵素體+珠光體， SS400P微觀金相基體組織是呈細顆粒狀分布的鐵素體+珠光體，兩種材料的基體組織差異不大，有利于焊接。

（3）焊接人員 由持證合格焊工施焊，為減少焊接過程中人為因素影響，所有試件均由一人施焊，焊接過程嚴格執(zhí)行焊接參數(shù)，由專人進行全過程記錄。

（4）試件清理 試件坡口清潔無污物，焊接區(qū)域 20mm范圍內(nèi)打磨鐵銹、污物，露出金屬光澤。

（5）焊接參數(shù) 我們對Q345A+SS400P材料的常用接頭形式進行了焊接，其焊接參數(shù)如表2所示。

（6）施焊過程 為保證施焊過程操作規(guī)范，數(shù)據(jù)準確，事先對所有焊接設備測量儀器進行調(diào)試、修驗，焊工進行模擬練習，制作焊接記錄表，進行人員分工，焊接人員、記錄人員、檢查人員及輔助人員各負其責，互相配合，保證施焊過程記錄準確、完整。

表1 試驗材料的化學成分及力學性能

圖1 Q345A微觀金相組織

圖2 SS400P微觀金相組織

表2 平對接焊單面焊雙面成形及平角焊焊接參數(shù)

表3 平對接焊焊縫接頭的抗拉強度

表4 平對接焊縫接頭的彎曲性能

3. 試驗結(jié)果

（1）焊接接頭檢測 對焊好的焊接接頭進行了焊縫表面檢查、兩面PT探傷檢查、宏觀金相檢測，焊縫表面成形良好，無裂紋、咬邊及氣孔等焊接缺陷。

（2）焊接接頭常規(guī)力學性能試驗 對焊接接頭進行常規(guī)力學性能，試驗結(jié)果如表3、表4所示。

4. 結(jié)語

（1）采用富氬氣體保護焊焊接Q345A+SS400P異種金屬時，選用ER50—6焊絲填充的焊縫，完全可以滿足焊接要求。

（2）用確認的焊接參數(shù)焊接，焊接接頭的常規(guī)力學性能較好，接頭的抗拉強度和塑性均符合要求。

（3）焊接時，適當運條可以獲得較好的焊縫成形，焊接角度的控制是保證角焊縫熔深的關鍵因素。

[1] 王永達，謝仕柜. 低合金焊接基本數(shù)據(jù)手冊[M].北京：冶金出版社，1998.

[2] 中國機械工程學會焊接學會編.焊接手冊（第2卷）[M] .北京：機械工業(yè)出版，2001.