动车用Q345A与SS400P异种钢焊接工艺研究

毛波 袁翔

300k m/h的动车组是目前我国运行速度最快的列车。由于其运行速度高，工作环境恶劣，因此对机车车辆的结构材料要求较高，特别是车辆底部的悬挂件。由国产化的需要，300k m/h动车APU/ARF箱体悬挂吊耳、变压器安装梁等重要部位将采用6mm的Q345A材料替代原日本进口的SS400P材料。由于其他部位的材料不变，所以形成了Q345A+SS400P的典型异种金属焊接结构。为了对该两种材料制定出合理的焊接参数，保证焊接接头具有所要求的使用性能，本文对 Q345A与SS400P材料及异种钢焊接性能进行了研究。

1. 焊接材料及焊接方法

（1）试验材料 6mm 的Q345A和SS400P的供货状态为热轧态，其化学成分及力学性能如表1所示。

（2）焊接材料及焊接方法的选择 焊接材料依据母材的力学性能，选择相应强度级别的焊接材料；依据设计要求和生产实际情况，焊丝选用国产ER50—6焊丝。

焊接方法结合以往单独焊接SS400P和Q345A的经验，以及板材的厚度、焊缝成形、焊接飞溅倾向、焊接效率和熔深等，我们排除了焊条电弧焊以及钨极氩弧焊，而采用了80%Ar+20% CO2熔化极富氩气体保护焊。

2. 焊接工艺

（1）碳当量计算 按国际焊接学会（IIW）推荐公式计算出SS400P的碳当量为0.248%，Q345A的碳当量为0.361%。由计算结果可知，两种材料的淬硬倾向不大，焊接性优良。同时在工作中实际板厚为6mm，温度也高于+5℃，焊接时可以不预热。

（2）材料微观金相 我们对两种试验材料的金相进行了微观检测，其显微组织如图1、图2所示。

从图中可以看出，Q345A微观金相基体组织是呈带状分布的铁素体+珠光体， SS400P微观金相基体组织是呈细颗粒状分布的铁素体+珠光体，两种材料的基体组织差异不大，有利于焊接。

（3）焊接人员 由持证合格焊工施焊，为减少焊接过程中人为因素影响，所有试件均由一人施焊，焊接过程严格执行焊接参数，由专人进行全过程记录。

（4）试件清理 试件坡口清洁无污物，焊接区域 20mm范围内打磨铁锈、污物，露出金属光泽。

（5）焊接参数 我们对Q345A+SS400P材料的常用接头形式进行了焊接，其焊接参数如表2所示。

（6）施焊过程 为保证施焊过程操作规范，数据准确，事先对所有焊接设备测量仪器进行调试、修验，焊工进行模拟练习，制作焊接记录表，进行人员分工，焊接人员、记录人员、检查人员及辅助人员各负其责，互相配合，保证施焊过程记录准确、完整。

表1 试验材料的化学成分及力学性能

图1 Q345A微观金相组织

图2 SS400P微观金相组织

表2 平对接焊单面焊双面成形及平角焊焊接参数

表3 平对接焊焊缝接头的抗拉强度

表4 平对接焊缝接头的弯曲性能

3. 试验结果

（1）焊接接头检测 对焊好的焊接接头进行了焊缝表面检查、两面PT探伤检查、宏观金相检测，焊缝表面成形良好，无裂纹、咬边及气孔等焊接缺陷。

（2）焊接接头常规力学性能试验 对焊接接头进行常规力学性能，试验结果如表3、表4所示。

4. 结语

（1）采用富氩气体保护焊焊接Q345A+SS400P异种金属时，选用ER50—6焊丝填充的焊缝，完全可以满足焊接要求。

（2）用确认的焊接参数焊接，焊接接头的常规力学性能较好，接头的抗拉强度和塑性均符合要求。

（3）焊接时，适当运条可以获得较好的焊缝成形，焊接角度的控制是保证角焊缝熔深的关键因素。

[1] 王永达，谢仕柜. 低合金焊接基本数据手册[M].北京：冶金出版社，1998.

[2] 中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册（第2卷）[M] .北京：机械工业出版，2001.