J型坡口焊縫MAG焊工藝性研究

梁姝博　董明

摘要：J型坡口是軌道客車轉向架焊縫常用坡口形式之一，Q345鋼為轉向架用主要材料。針對Q345鋼的J型坡口焊縫分別進行手工、自動、復合三種方法的MAG焊工藝性研究。通過對接頭的宏觀金相、硬度檢測的試驗結果進行對比發現，復合MAG焊生產效率高于手工MAG焊，焊縫質量優于自動MAG焊，是能較好滿足企業批量安全生產基本要求的工藝方法。

關鍵詞：轉向架;J型坡口;復合MAG焊;工藝性研究

中圖分類號：TG444+.72文獻標志碼：B文章編號：1001-2303（2020）03-0131-02

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.03.24

0 前言

隨著鐵路客車市場的不斷擴大和延伸，市場訂單中陸續出現采用J型坡口焊縫的轉向架，已有的V、Y型坡口焊縫工藝評定無法滿足J型坡口焊縫的生產要求[1-2]，因此研究J型坡口焊縫的焊接工藝刻不容緩。本文以Q345鋼為代表，對比手工MAG焊接、自動MAG焊接及手工打底-自動填充蓋面的復合MAG焊接三種不同形式[3]，總結出了一套既能滿足生產效率，又能保證產品質量的工藝方法，已成功應用于實際生產中。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

選取板厚12 mm與16 mm的Q345D鋼[4]為試驗母材，化學成分如表1所示。選用直徑1.2 mm的ISO 14341-A G 42 4 M21 3Si1[5]焊絲，保護氣體成分φ（Ar）82%+φ（CO2）18%。

為最大程度地模擬實際生產，焊接接頭選取T型接頭，J型坡口，坡口半徑16 mm，鈍邊1.5±0.5 mm，組對間隙0.5 mm，焊接位置PB+PA，單面三層三道全熔透焊接，打底焊雙面成形，背透3±2 mm，如圖1所示。

1.2 試驗方法

采用手工MAG焊、自動MAG焊以及手工打底-自動填充蓋面的復合MAG焊三種形式，工藝參數如表2所示。手工MAG焊采用OTC-CPVM500型 MAG電焊機，自動MAG焊采用CLOSS-ROMAT310型焊接機械手。

2 試驗結果與分析

2.1 宏觀金相

試驗片的宏觀金相如圖2所示，經超聲波探傷結果分析，自動MAG焊試驗片分別在起弧和中間較大長度范圍內出現了10～12 mm深度方向的未熔合缺陷（見圖2b）。而手工MAG焊及復合MAG焊則未出現未熔合缺陷（見圖2a、2c）。

2.2 硬度試驗

三種MAG焊接頭維氏硬度檢測結果如表3所示，硬度曲線如圖3所示。

結果表明，復合MAG焊接頭硬度最高，最高硬度值為200 HV，手工MAG焊接頭硬度居中，自動MAG焊接頭硬度最低。在同一接頭硬度曲線中，熱影響區硬度最高，焊縫次之，母材最低。

2.3 焊接工藝性

焊接全熔透的J型坡口焊縫時，因坡口角度較小，焊槍擺動受限，對操作工的技能要求較高，需具備焊接J型坡口專有的資質證書。操作工必須操作焊槍角度使焊絲絕對達到焊縫根部，否則會出現背透尺寸不足或根部未熔情況。因此，全自動焊接焊接參數恒定、運動軌跡恒定、受為人因素影響較小的特點在該情況下無任何優勢甚至不利，事實也證明全自動焊接在打底焊時極易出現未熔合缺陷。

雖然手工MAG焊接時飛濺較小，但需在焊縫直線段與圓弧連接處留有接頭。接頭焊接時需打磨處理焊縫封頭處，因此生產效率在三種方式中為最低。

3 結論

（1）手工MAG及復合焊焊縫質量高于自動焊。

（2）復合焊接頭硬度最高。

（3）復合焊生產效率高于手工MAG焊。

參考文獻：

[1] ISO 15614-1-2004，金屬材料焊接工藝規程及評定-焊接工藝評定試驗-第一部分：鋼的弧焊和氣焊、鎳及鎳合金的弧焊[S].

[2] ISO 9606-1-2012，焊工考試-熔化焊-第一部分：鋼[S].

[3] ISO 857-1-1998，焊接及相關工藝詞匯-第一部分：金屬焊接工藝[S].

[4] 劉志剛，蘇白蘭，韋弦. Q345鋼板焊接性能研究[J]. 河南冶金，2003，11（1）：14-16.

[5] ISO 14341-2010，焊接材料-非合金和細料鋼氣體保護金屬電弧焊的電極絲和焊堆-分類[S].