轉向架構架鑄鋼大部件焊接工藝研究

楊紅偉 董洪達 倪寶成

1. 概述

公司土庫曼斯坦轉向架（PW207G）構架是首次采用鑄鋼側梁（G20Mn5）與鋼管式橫梁（Q345E）拼焊結構形式，針對此種新型轉向架構架，對鑄鋼箱型梁與無縫鋼管焊接的結構形式進行工藝試驗，并對鑄鋼材料焊接前、后材料性能及組織變化情況進行對比研究。評估轉向架構架采用鑄鋼材料大部件進行焊接的可行性及可靠性，規范了焊接實施基本要素。

2. 試驗材料

（1）母材 試驗用鑄鋼件采用 EN 10213－3 標準制造的G20Mn5，其化學成分及力學性能如表1、表2所示。

試驗用板材使用基于GB1591 標準制造的Q345E 材料，其化學成分及力學性能如表3、表4所示。

（2）焊接材料 使用的焊接材料為符合ISO14341標準的G424M G3Si1，φ1.2mm焊絲。保護氣體為富氬混合氣（80%Ar+20% CO2）。焊絲化學成分如表5所示，焊絲熔敷金屬力學性能如表6所示。

表1 G20Mn5化學成分（質量分數）（%）

表2 G20Mn5力學性能

表3 Q345E化學成分（質量分數）（%）

表4 Q345E力學性能

表5 G3Si1焊絲化學成分（質量分數） （%）

表6 G3Si1焊絲熔敷金屬力學性能

3. 焊接工藝試驗

（1）G20Mn5+Q345E T-joint45°焊接工藝試驗 焊接參數如表7所示。試驗結果如圖1、圖2所示。

（2）G20Mn5+Q345E FW焊接工藝試驗 焊接參數如表8所示，試驗結果如圖3、圖4所示。

（3）G20Mn5+Q345E BW焊接工藝試驗 焊接參數如表9所示，試驗結果如圖5、圖6所示，力學性能如表10~表13所示。

圖1

圖2

圖3

圖4

表7 焊接參數

表8 焊接參數

表9 焊接參數

4. 結語

通過對轉向架構架鑄鋼大部件焊接工藝進行試驗，對鑄鋼材料焊接前、焊接后材料性能及組織變化情況進行對比分析、研究表明，宏觀金相試驗觀察焊縫熔合良好，母材、熱影響區無異常，微觀金相試驗焊縫、Q345E熱影響區、G20Mn5熱影響區組織未見明顯的晶粒粗大等影響焊接性能的現象，力學性能試驗合格，硬度試驗檢測結果合格。轉向架構架采用鑄鋼材料（G20Mn5）大部件進行焊接是可行的、可靠性；此項目上應用的焊接工藝能夠滿足焊接質量和性能要求；針對此項目的焊接工藝滿足實際生產、制造要求，此項工藝可以在項目上推廣和使用。

圖5 試板射線探傷底片

圖6

表10 拉伸試驗結果

表11 彎曲試驗結果

表12 沖擊試驗結果

表13 硬度試驗結果