動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接材料工藝分析

趙克儉

中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司 山東 青島 266111

1 關(guān)于焊接材料的選取

本次動(dòng)車(chē)組主要采用的轉(zhuǎn)向架構(gòu)造材料是符合日本“JIS G3114”質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的“SMA490BW”耐候鋼板。在進(jìn)行對(duì)應(yīng)焊接材料選取的時(shí)候需要從碳當(dāng)量CEV、耐腐蝕性指數(shù)“I”、力學(xué)性能以及化學(xué)成分等各方面進(jìn)行選取和相關(guān)試驗(yàn),在一切試驗(yàn)完畢之后發(fā)現(xiàn)“SMA490BW”木材與“CHW-55CNH”焊絲擁有足夠優(yōu)異的匹配性,所以可以判定選取的焊絲可以用“CHW-55CNH”作為主要的焊接材料。

2 具體的焊接工藝評(píng)定

2.1 相關(guān)的工藝評(píng)定內(nèi)容

依據(jù)有關(guān)的ISO 15614.-1：2004 以及GB/T 19869.1-2015鎳、鋼以及對(duì)應(yīng)的鎳合金工藝評(píng)定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),首先對(duì)動(dòng)車(chē)組組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架所選取的焊接材料做相關(guān)的工藝評(píng)定。其中,試驗(yàn)評(píng)定試板所采用的街頭連接方式為T(mén) 型角接。與此同時(shí),通過(guò)“MAG”焊接技術(shù)來(lái)進(jìn)行具體的工藝評(píng)定。焊接超聲版得出的超聲波探傷(UT)與磁粉檢驗(yàn)(MT)均測(cè)驗(yàn)達(dá)標(biāo)。

2.1.1 Y 形裂紋試驗(yàn)

主要依據(jù)GB4675.1-1984標(biāo)準(zhǔn),對(duì)Y 于斜Y 進(jìn)行裂紋試驗(yàn),測(cè)試得出其表面數(shù)據(jù)形態(tài)滿足對(duì)應(yīng)的GB/T12469-1990缺陷分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)解剖之后仔細(xì)檢查內(nèi)部的斷面形態(tài),發(fā)現(xiàn)焊縫金屬與表面、根部裂紋幾率、熱影響區(qū)(HAZ)以及斷面裂紋幾率都為“0”。由此可以得出,在本實(shí)驗(yàn)的工藝條件之下,對(duì)應(yīng)的“SMA490BW”剛具備合格的工藝可焊接性,可以將其應(yīng)用焊接,而且這種材料具備可靠的抗裂能力。

2.1.2 對(duì)于T 型焊縫折斷面的缺陷測(cè)試

將選取的T 型焊縫試驗(yàn)樣品進(jìn)行應(yīng)力彎折,觀察期表面的形態(tài)未曾出現(xiàn)裂紋,而且在預(yù)先設(shè)計(jì)的位置的切口根部也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)起裂。裂開(kāi)的位置是沿著熔合面開(kāi)始裂開(kāi)的,而且裂紋的上面沒(méi)有出現(xiàn)焊接氣孔等缺陷。如此一來(lái),就可以證明焊縫的質(zhì)量相對(duì)比較優(yōu)異的。

2.1.3 關(guān)于具體的焊接頭力學(xué)性能評(píng)定

根據(jù)GB/T228-2002相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,同時(shí)依據(jù)GB2649-89標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)取樣。測(cè)試得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明,選取的“CHW-55CNH”焊絲焊錫出來(lái)的接頭的抗拉強(qiáng)度、延伸率以及屈服程度等都可以滿足對(duì)應(yīng)的母材“SMA490BW”所規(guī)定的木材要求。另外一方面,在經(jīng)過(guò)180度彎曲試驗(yàn)之后,發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的拉伸面均沒(méi)有出現(xiàn)裂紋的情況。以及對(duì)應(yīng)試驗(yàn)的過(guò)程里,接頭所產(chǎn)生的的沖擊力都比母材“SMA490BW”所要求的指數(shù)還更高。由此可以證明,測(cè)驗(yàn)接頭具備優(yōu)秀的韌性儲(chǔ)備性能,而且可以滿足動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架相關(guān)的焊接技術(shù)規(guī)定。

2.1.4 焊接接頭的硬度測(cè)試

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試,發(fā)現(xiàn)接頭硬度基本都能夠分布的較為均勻,而且HAZ與焊縫擁有的硬度標(biāo)準(zhǔn)都在需求值以內(nèi)。其中最高的硬度標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)可以接近熔合線的HAZ 以內(nèi)。與此同時(shí),試驗(yàn)結(jié)果得出HAZ的最高硬度值是HV225,可以證明測(cè)試所用的接頭基本可以滿足組成硬脆組織的要求。

2.1.5 焊接接頭的合格金相組織

根據(jù)具體的焊接裂縫的橫截面就可以看出,焊縫可以進(jìn)完全的進(jìn)行熔透,而且與選用的母材融合情況良好,內(nèi)部也沒(méi)有出現(xiàn)諸如夾渣、氣孔以及裂紋等焊縫缺點(diǎn)。與此同時(shí),對(duì)敢接接頭進(jìn)行微觀的檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)焊縫組織是呈現(xiàn)出針狀以及鐵素體的結(jié)晶狀,其中還有少量的貝氏體與珠光體。與此同時(shí),HAZ與熔合區(qū)經(jīng)過(guò)過(guò)熱試驗(yàn)之后的組織也呈現(xiàn)出塊狀共析鐵素體,而且伴有少量的珠光體與貝氏體。

2.2 工藝評(píng)定得出的結(jié)論

①根據(jù)上述各試驗(yàn),可以得出斜Y 型坡口焊接裂紋可以選用“SMA490BW”鋼,因?yàn)樗哂休^為可靠的抵抗焊接裂紋的性能。而對(duì)于具體的Y 型坡口焊接的試驗(yàn)可以得出,試驗(yàn)選用的大西洋“CHW-55CNHT”焊絲同樣具有合格的焊接性能,可以滿足動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接材料的具體焊接要求。

②對(duì)于選取了“CHW-55CNH”焊絲進(jìn)行焊接工藝的“SMA490BW”接頭,它所擁有的塑性、沖擊韌性以及強(qiáng)度等標(biāo)準(zhǔn)均可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值,而且還可以滿足200EMU動(dòng)車(chē)轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

③經(jīng)過(guò)典型焊接接頭的微觀組織分析,可以得出相應(yīng)的熔合區(qū)、熱影響區(qū)的晶粒尺寸以及焊縫都較為合適,而且對(duì)應(yīng)的焊縫組織也比較正常,并沒(méi)有出現(xiàn)硬脆相。就此可以推導(dǎo)出本次試驗(yàn)所選取的焊接工藝與焊接材料都是符合要求的。

3 疲勞試驗(yàn)

具體的疲勞試驗(yàn)主要是采用單點(diǎn)分析手法來(lái)進(jìn)行的,具體步驟就是先用3個(gè)應(yīng)力進(jìn)行循環(huán)操作,在循環(huán)107周次之后選用應(yīng)力階段中不失效的最大應(yīng)力作為疲勞極限。具體疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照“JIS2273-1978”進(jìn)行。經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的疲勞試驗(yàn),可以得出焊接接頭的抗疲勞強(qiáng)度(其中,光滑焊接接頭的疲勞極限為395MPa)比“光滑焊縫”的疲勞極限更大,而對(duì)應(yīng)的疲勞極限要求是不能小于110MPa。這就可以證明國(guó)產(chǎn)“CHW-55CNH”焊絲焊件的抗疲勞性是符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的,可以用作動(dòng)車(chē)組的轉(zhuǎn)向架焊接設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

綜合以上文獻(xiàn)內(nèi)容所述,筆者根據(jù)自身多年相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn),就動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接材料(焊絲)的選取、性能指標(biāo)以及評(píng)定內(nèi)容等展開(kāi)了詳細(xì)的分析與探究。隨著時(shí)代不斷的進(jìn)步,各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)成熟,可以預(yù)料的是未來(lái)的動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接材料工藝肯定會(huì)向著更加多元化、創(chuàng)新化的方向發(fā)展,相關(guān)技術(shù)人員理應(yīng)不斷打磨自身的工藝技術(shù),從而大力推動(dòng)國(guó)家的動(dòng)車(chē)事業(yè)發(fā)展。