毛波 袁翔

300k m/h的動(dòng)車組是目前我國(guó)運(yùn)行速度最快的列車。由于其運(yùn)行速度高，工作環(huán)境惡劣，因此對(duì)機(jī)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(guó)產(chǎn)化的需要，300k m/h動(dòng)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(jìn)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(duì)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(duì) Q345A與SS400P材料及異種鋼焊接性能進(jìn)行了研究。

1. 焊接材料及焊接方法

（1）試驗(yàn)材料 6mm 的Q345A和SS400P的供貨狀態(tài)為熱軋態(tài)，其化學(xué)成分及力學(xué)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(xué)性能，選擇相應(yīng)強(qiáng)度級(jí)別的焊接材料；依據(jù)設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)實(shí)際情況，焊絲選用國(guó)產(chǎn)ER50—6焊絲。

焊接方法結(jié)合以往單獨(dú)焊接SS400P和Q345A的經(jīng)驗(yàn)，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(hù)焊。

2. 焊接工藝

（1）碳當(dāng)量計(jì)算 按國(guó)際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦公式計(jì)算出SS400P的碳當(dāng)量為0.248%，Q345A的碳當(dāng)量為0.361%。由計(jì)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(shí)在工作中實(shí)際板厚為6mm，溫度也高于+5℃，焊接時(shí)可以不預(yù)熱。

（2）材料微觀金相 我們對(duì)兩種試驗(yàn)材料的金相進(jìn)行了微觀檢測(cè)，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(xì)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(guò)程中人為因素影響，所有試件均由一人施焊，焊接過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行焊接參數(shù)，由專人進(jìn)行全過(guò)程記錄。

（4）試件清理 試件坡口清潔無(wú)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(duì)Q345A+SS400P材料的常用接頭形式進(jìn)行了焊接，其焊接參數(shù)如表2所示。

（6）施焊過(guò)程 為保證施焊過(guò)程操作規(guī)范，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，事先對(duì)所有焊接設(shè)備測(cè)量?jī)x器進(jìn)行調(diào)試、修驗(yàn)，焊工進(jìn)行模擬練習(xí)，制作焊接記錄表，進(jìn)行人員分工，焊接人員、記錄人員、檢查人員及輔助人員各負(fù)其責(zé)，互相配合，保證施焊過(guò)程記錄準(zhǔn)確、完整。

表1 試驗(yàn)材料的化學(xué)成分及力學(xué)性能

圖1 Q345A微觀金相組織

圖2 SS400P微觀金相組織

表2 平對(duì)接焊單面焊雙面成形及平角焊焊接參數(shù)

表3 平對(duì)接焊焊縫接頭的抗拉強(qiáng)度

表4 平對(duì)接焊縫接頭的彎曲性能

3. 試驗(yàn)結(jié)果

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

（2）焊接接頭常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn) 對(duì)焊接接頭進(jìn)行常規(guī)力學(xué)性能，試驗(yàn)結(jié)果如表3、表4所示。

4. 結(jié)語(yǔ)

（1）采用富氬氣體保護(hù)焊焊接Q345A+SS400P異種金屬時(shí)，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(rèn)的焊接參數(shù)焊接，焊接接頭的常規(guī)力學(xué)性能較好，接頭的抗拉強(qiáng)度和塑性均符合要求。

（3）焊接時(shí)，適當(dāng)運(yùn)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(guān)鍵因素。

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

[2] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編.焊接手冊(cè)（第2卷）[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版，2001.