转向架构架铸钢大部件焊接工艺研究

杨红伟 董洪达 倪宝成

1. 概述

公司土库曼斯坦转向架（PW207G）构架是首次采用铸钢侧梁（G20Mn5）与钢管式横梁（Q345E）拼焊结构形式，针对此种新型转向架构架，对铸钢箱型梁与无缝钢管焊接的结构形式进行工艺试验，并对铸钢材料焊接前、后材料性能及组织变化情况进行对比研究。评估转向架构架采用铸钢材料大部件进行焊接的可行性及可靠性，规范了焊接实施基本要素。

2. 试验材料

（1）母材 试验用铸钢件采用 EN 10213－3 标准制造的G20Mn5，其化学成分及力学性能如表1、表2所示。

试验用板材使用基于GB1591 标准制造的Q345E 材料，其化学成分及力学性能如表3、表4所示。

（2）焊接材料 使用的焊接材料为符合ISO14341标准的G424M G3Si1，φ1.2mm焊丝。保护气体为富氩混合气（80%Ar+20% CO2）。焊丝化学成分如表5所示，焊丝熔敷金属力学性能如表6所示。

表1 G20Mn5化学成分（质量分数）（%）

表2 G20Mn5力学性能

表3 Q345E化学成分（质量分数）（%）

表4 Q345E力学性能

表5 G3Si1焊丝化学成分（质量分数） （%）

表6 G3Si1焊丝熔敷金属力学性能

3. 焊接工艺试验

（1）G20Mn5+Q345E T-joint45°焊接工艺试验 焊接参数如表7所示。试验结果如图1、图2所示。

（2）G20Mn5+Q345E FW焊接工艺试验 焊接参数如表8所示，试验结果如图3、图4所示。

（3）G20Mn5+Q345E BW焊接工艺试验 焊接参数如表9所示，试验结果如图5、图6所示，力学性能如表10~表13所示。

图1

图2

图3

图4

表7 焊接参数

表8 焊接参数

表9 焊接参数

4. 结语

通过对转向架构架铸钢大部件焊接工艺进行试验，对铸钢材料焊接前、焊接后材料性能及组织变化情况进行对比分析、研究表明，宏观金相试验观察焊缝熔合良好，母材、热影响区无异常，微观金相试验焊缝、Q345E热影响区、G20Mn5热影响区组织未见明显的晶粒粗大等影响焊接性能的现象，力学性能试验合格，硬度试验检测结果合格。转向架构架采用铸钢材料（G20Mn5）大部件进行焊接是可行的、可靠性；此项目上应用的焊接工艺能够满足焊接质量和性能要求；针对此项目的焊接工艺满足实际生产、制造要求，此项工艺可以在项目上推广和使用。

图5 试板射线探伤底片

图6

表10 拉伸试验结果

表11 弯曲试验结果

表12 冲击试验结果

表13 硬度试验结果