動車組轉向架構架焊接材料工藝分析

趙克儉

中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266111

1 關于焊接材料的選取

本次動車組主要采用的轉向架構造材料是符合日本“JIS G3114”質量標準的“SMA490BW”耐候鋼板。在進行對應焊接材料選取的時候需要從碳當量CEV、耐腐蝕性指數“I”、力學性能以及化學成分等各方面進行選取和相關試驗,在一切試驗完畢之后發現“SMA490BW”木材與“CHW-55CNH”焊絲擁有足夠優異的匹配性,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 具體的焊接工藝評定

2.1 相關的工藝評定內容

依據有關的ISO 15614.-1：2004 以及GB/T 19869.1-2015鎳、鋼以及對應的鎳合金工藝評定試驗標準,首先對動車組組轉向架構架所選取的焊接材料做相關的工藝評定。其中,試驗評定試板所采用的街頭連接方式為T 型角接。與此同時,通過“MAG”焊接技術來進行具體的工藝評定。焊接超聲版得出的超聲波探傷(UT)與磁粉檢驗(MT)均測驗達標。

2.1.1 Y 形裂紋試驗

主要依據GB4675.1-1984標準,對Y 于斜Y 進行裂紋試驗,測試得出其表面數據形態滿足對應的GB/T12469-1990缺陷分級標準。經過解剖之后仔細檢查內部的斷面形態,發現焊縫金屬與表面、根部裂紋幾率、熱影響區(HAZ)以及斷面裂紋幾率都為“0”。由此可以得出,在本實驗的工藝條件之下,對應的“SMA490BW”剛具備合格的工藝可焊接性,可以將其應用焊接,而且這種材料具備可靠的抗裂能力。

2.1.2 對于T 型焊縫折斷面的缺陷測試

將選取的T 型焊縫試驗樣品進行應力彎折,觀察期表面的形態未曾出現裂紋,而且在預先設計的位置的切口根部也沒有發現起裂。裂開的位置是沿著熔合面開始裂開的,而且裂紋的上面沒有出現焊接氣孔等缺陷。如此一來,就可以證明焊縫的質量相對比較優異的。

2.1.3 關于具體的焊接頭力學性能評定

根據GB/T228-2002相關標準進行力學性能測試,同時依據GB2649-89標準進行試驗取樣。測試得出的試驗數據證明,選取的“CHW-55CNH”焊絲焊錫出來的接頭的抗拉強度、延伸率以及屈服程度等都可以滿足對應的母材“SMA490BW”所規定的木材要求。另外一方面,在經過180度彎曲試驗之后,發現對應的拉伸面均沒有出現裂紋的情況。以及對應試驗的過程里,接頭所產生的的沖擊力都比母材“SMA490BW”所要求的指數還更高。由此可以證明,測驗接頭具備優秀的韌性儲備性能,而且可以滿足動車轉向架相關的焊接技術規定。

2.1.4 焊接接頭的硬度測試

經過嚴格的測試,發現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準都在需求值以內。其中最高的硬度標準已經可以接近熔合線的HAZ 以內。與此同時,試驗結果得出HAZ的最高硬度值是HV225,可以證明測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

根據具體的焊接裂縫的橫截面就可以看出,焊縫可以進完全的進行熔透,而且與選用的母材融合情況良好,內部也沒有出現諸如夾渣、氣孔以及裂紋等焊縫缺點。與此同時,對敢接接頭進行微觀的檢驗,發現焊縫組織是呈現出針狀以及鐵素體的結晶狀,其中還有少量的貝氏體與珠光體。與此同時,HAZ與熔合區經過過熱試驗之后的組織也呈現出塊狀共析鐵素體,而且伴有少量的珠光體與貝氏體。

2.2 工藝評定得出的結論

①根據上述各試驗,可以得出斜Y 型坡口焊接裂紋可以選用“SMA490BW”鋼,因為它具有較為可靠的抵抗焊接裂紋的性能。而對于具體的Y 型坡口焊接的試驗可以得出,試驗選用的大西洋“CHW-55CNHT”焊絲同樣具有合格的焊接性能,可以滿足動車組轉向架構架焊接材料的具體焊接要求。

②對于選取了“CHW-55CNH”焊絲進行焊接工藝的“SMA490BW”接頭,它所擁有的塑性、沖擊韌性以及強度等標準均可以達到國家標準規定的數值,而且還可以滿足200EMU動車轉向架焊接構架的相關技術標準。

③經過典型焊接接頭的微觀組織分析,可以得出相應的熔合區、熱影響區的晶粒尺寸以及焊縫都較為合適,而且對應的焊縫組織也比較正常,并沒有出現硬脆相。就此可以推導出本次試驗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

具體的疲勞試驗主要是采用單點分析手法來進行的,具體步驟就是先用3個應力進行循環操作,在循環107周次之后選用應力階段中不失效的最大應力作為疲勞極限。具體疲勞試驗標準參照“JIS2273-1978”進行。經過嚴密的疲勞試驗,可以得出焊接接頭的抗疲勞強度(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,而對應的疲勞極限要求是不能小于110MPa。這就可以證明國產“CHW-55CNH”焊絲焊件的抗疲勞性是符合質量標準的,可以用作動車組的轉向架焊接設計。

結語

綜合以上文獻內容所述,筆者根據自身多年相關的工作經驗,就動車組轉向架構架焊接材料(焊絲)的選取、性能指標以及評定內容等展開了詳細的分析與探究。隨著時代不斷的進步,各項科學技術已經愈發成熟,可以預料的是未來的動車組轉向架構架焊接材料工藝肯定會向著更加多元化、創新化的方向發展,相關技術人員理應不斷打磨自身的工藝技術,從而大力推動國家的動車事業發展。