劉峰

摘要：本文主要分析了FXD3-J型電力機(jī)車底架高強(qiáng)度合金鋼牽引銷和普通碳鋼牽引銷座焊接的焊縫形式、此形式焊縫易出現(xiàn)的焊接缺陷及缺陷的形成原因，針對高強(qiáng)度合金鋼牽引銷與碳鋼牽引銷座的焊接問題，結(jié)合以往工作經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制定出合理的焊接工藝規(guī)程，解決焊接中容易出現(xiàn)焊接裂紋、焊縫熔合不夠等缺陷問題。

關(guān)鍵詞： 高強(qiáng)度合金鋼;牽引銷;異種鋼;焊接

前言：

底架作為機(jī)車的重要部件，是機(jī)車走行部的主體。底架將車體和轉(zhuǎn)向架連接在一起，而這種連接正是靠牽引銷來完成的。牽引銷在機(jī)車運(yùn)行過程中不僅承受上部所有設(shè)備的重量，還要傳遞牽引力和承受走行過程中的各種沖擊載荷。所以對其連接焊縫的強(qiáng)度和韌性要求很高。其質(zhì)量的好壞決定著整車性能的優(yōu)劣，直接關(guān)系到行車的安全。良好的組焊工藝將是產(chǎn)品質(zhì)量的有效保證。

1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

FXD3-J型電力機(jī)車底架牽引銷與牽引銷座連接焊縫的接頭形式為角接，坡口形式為半U型坡口，根部間隙為0-0.5mm。

根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)及此類焊縫探傷情況統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度合金鋼與普通碳鋼焊接中容易出現(xiàn)焊接裂紋，焊縫熔合不夠等缺陷，這些缺陷對牽引銷與碳鋼牽引銷座的焊接質(zhì)量影響尤為突出。因此針需要對牽引銷材質(zhì)的化學(xué)成分和強(qiáng)度以及對焊縫的質(zhì)量要求，選擇與之相匹配的焊接材料，并根據(jù)產(chǎn)品的形狀和焊接位置，制定出合理的焊接工藝規(guī)程，將對以后的產(chǎn)品生產(chǎn)起到積極的作用。

2、牽引銷與碳鋼牽引銷座的焊接性分析

2.1牽引銷座-低碳鋼Q345E的材質(zhì)分析

FXD3-J型電力機(jī)車底架牽引銷座采用的是Q345E型低碳鋼。Q345E的綜合力學(xué)性能良好，低溫性能亦可，塑性和焊接性良好，可用于-40℃以下寒冷地區(qū)的各種結(jié)構(gòu)。

2.2牽引銷-高強(qiáng)度合金鋼GS-14NiCrMo10 6V的材質(zhì)分析

FXD3-J型電力機(jī)車底架牽引銷采用的是GS-14NiCrMo10 6V型高強(qiáng)度合金鋼。合金鋼是在碳元素鋼的基礎(chǔ)上加入適量的一種或幾種合金元素而形成的，它比碳素鋼的綜合性能好。當(dāng)零件的形狀復(fù)雜、截面尺寸較大、力學(xué)性能較高、淬透性較好時采用碳素鋼常常難于滿足要求，而合金鋼由于合金元素的作用，能夠明顯提高強(qiáng)度、韌性和耐磨性，并有良好的淬透性。

合金鋼GS-14NiCrMo10 6V中的鎳元素保證了鋼獲得穩(wěn)定的奧氏體組織，從而使鋼具有良好的塑性、韌性和強(qiáng)度，優(yōu)良的加工性、成形性、可焊性等性能，另一方面也改善了鋼在還原性介質(zhì)中耐腐蝕的性能，特別是能明顯提高耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂的能力;鉻元素促使了鋼在介質(zhì)中鈍化并維持鈍態(tài)穩(wěn)定，從而保證鋼優(yōu)良的不銹性和耐蝕性;鉬元素提高了鋼對還原性介質(zhì)的耐蝕性，并改善耐氯化物點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的性能。

2.3、牽引銷與低碳鋼牽引銷座的焊接中易出現(xiàn)的問題

2.3.1易出現(xiàn)冷裂紋

牽引銷與低碳鋼牽引銷座的化學(xué)成分對焊接熱影響區(qū)的淬硬及冷裂傾向有直接影響，因此可以用化學(xué)成分來分析冷裂敏感性。各種元素中碳是對冷裂敏感性影響最顯著的一個。因此可以用碳當(dāng)量來估計(jì)冷裂傾向的大小。在牽引銷與碳鋼牽引銷座焊接接頭的焊縫區(qū)域，通常都會產(chǎn)生導(dǎo)致淬硬傾向的組織，使焊接接頭的冷裂紋敏感性增大，所以焊前預(yù)熱和焊后熱處理必不可少。

2.3.2化學(xué)成分不均勻性問題

牽引銷與低碳鋼牽引銷座的焊接屬于異種金屬的焊接。異種金屬焊接的接頭中，不僅焊縫與母材往往成分不同，就連焊縫本身成分也是不均勻的，這種成分的不均勻，對異種金屬焊接接頭的整體性能有重要影響，在選擇填充材料、制定焊接工藝時應(yīng)充分估計(jì)到其影響的后果。

2.3.3氫在焊接接頭中的影響

氫在焊接接頭中是十分有害的。熔化焊時，焊條藥皮、焊劑中的吸附水和結(jié)晶水，保護(hù)氣體中的水分，焊接區(qū)的油污、鐵銹及空氣中的水分等，在焊接電弧熱的高溫作用下，分解為原子態(tài)和離子態(tài)的氫，溶解進(jìn)入熔池中。因此焊接前應(yīng)把牽引銷與座板同時加熱至200℃，再使用除銹鋼刷對焊縫位置進(jìn)行清理，保證無氧化皮和油污等雜質(zhì)，這樣可以減小氫在接頭中的危害。

3、牽引銷與低碳鋼牽引銷座焊接工藝分析

3.1焊接填充材料的確定

考慮母材的物理性能、力學(xué)性能和化學(xué)成分，對于低碳鋼與低合金鋼之間的異種鋼焊接接頭，一般選用與強(qiáng)度等級較低的鋼材相應(yīng)的焊材，選用焊絲 ER50-6、焊絲直徑Φ1.2mm。

3.2牽引銷與牽引銷座焊接工藝過程

3.2.1 焊前準(zhǔn)備

在焊接前，牽引銷與牽引銷座需要按圖紙進(jìn)行裝配，做初步定位，牽引銷在上，座板在下，焊縫位置為水平角焊。然后，把牽引銷與座板同時進(jìn)行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200℃，這樣可以減緩焊后的冷卻速度，有利于焊縫金屬中擴(kuò)散氫的逸出，避免產(chǎn)生裂紋。同時也減少了焊縫及熱影響區(qū)的淬硬程度，提高了焊接接頭的抗裂性。預(yù)熱也可以減少焊接區(qū)域被焊工件之間的溫度差，降低了焊接應(yīng)力和焊接應(yīng)變速率，有利于避免焊接裂紋的產(chǎn)生。

3.2.2 定位焊固定

在焊縫圓周每90°進(jìn)行一次定位焊接。焊縫長度為30mm，焊角高度不超過5mm，并保證無弧坑裂紋等缺陷，如有缺陷須徹底清除，以免影響后續(xù)焊接。

3.2.3 焊接過程

焊接順序要注意采用分段焊，避免熱輸入量過大引起變形，并注意接頭位置要錯開，以免產(chǎn)生應(yīng)力和缺陷的集中。不同層次具有不同的焊接接頭點(diǎn)。焊接時，為了使焊縫第一道實(shí)現(xiàn)良好的熔深，焊接電流不要過大或者過小，焊槍采用反把運(yùn)行，位置在兩種母材角平分線上。通過焊接工作試件確定具體焊接工藝規(guī)范。

3.2.4 焊后保溫

采用專用工裝對焊縫進(jìn)行24小時保溫。焊后保溫主要作用是減小冷卻速度，防止產(chǎn)生焊接冷裂紋。

結(jié)論

按照此種工藝焊接的FXD3-J型電力機(jī)車底架牽引銷與牽引銷座連接焊縫，經(jīng)過探傷檢測，內(nèi)部質(zhì)量良好。由此可見，按照以上焊接工藝規(guī)范實(shí)施，焊縫具有足夠的熔深，并且有良好的沖擊韌性;在整個焊接過程中沒有出現(xiàn)裂紋傾向;可見采用合理的焊接工藝規(guī)范，可以解決高強(qiáng)度合金鋼牽引銷與碳鋼牽引銷座焊縫熔合不夠、易產(chǎn)生缺陷等問題。提高產(chǎn)品整體的安全性、可靠性。

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