X5CrNi18-10中厚钢板高速机车悬挂座的焊接工艺研究

沈言锦，石林潇

（1.湖南汽车工程职业学院，湖南 株洲 412001；2.济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250306）

如图1所示，高速机车悬挂座为全不锈钢构件，材料采用X5Cr18Ni9板材，结构特点属于厚板焊接结构，外形尺寸小，产品的外形尺寸为234mm×175mm×152mm。焊接零部件多为板厚t30、t12、t8、t6，焊缝多，因此焊接变形大且控制难度大。另外质量要求高，图纸已标注尺寸精度要求的必须按图纸要求执行，图纸未标注尺寸精度要求的按ISO 13920-BF标准要求执行。由于悬挂支座是主要承重部件，使得制作难度加大，如何用工艺手段去保证焊缝质量、尺寸精度以及平面度是必须解决的关键问题。

悬挂座尺寸和平行度要求高，部分尺寸要求的公差为±0.3～±0.5之间，平行度为0.5，对于焊接结构来说，这样的要求是相当高的，为了达到外形尺寸要求，需要从材料加工，零件组装到焊接严格尺寸要求。

图1 高速机车悬挂座焊接件示意图

1 悬挂座潜在失效模式分析及后果分析

基于原材料母材、焊接结构和技术要求等特点，如何控制焊接变形与焊缝质量就成为试制的工艺难点，表1为悬挂座潜在失效模式分析及后果分析,该分析为下面制定焊接工艺的依据。

2 工艺方案

2.1 物料采购

原材料采购，板材规格为X5CrNi18-10，30mm×1200mm×2200mm，冷轧钢。上述所有材料入库时，必须进行材质复验，验证材料的可靠性[1]。

标准件采购：标准件的采购必须根据技术要求进行。标准件入库时必须保证都有相关的物料标识，标准件制作标准必须在包装上显而易见。

2.2 下料工艺

根据该产品的生产特点以及公司现有生产设备能力情况，对于板料的下料，10mm以下冷轧钢板采用激光切割下料，10mm以上冷轧钢板采用锯断下料。

表1 悬挂座潜在失效模式分析及后果分析

2.3 组焊工艺

悬挂支座的焊接采用MAG焊接，焊接工艺参数参照WPS规定参数执行，焊接工作执行前，焊接操作者必须先进行工作试件考试，焊接监督判定工作试件合格后方可进行相关的焊接操作[2]。

2.4 表面处理

表面处理油漆部分要按照《工艺流程》上提供的参数执行。油漆完成后必须出具油漆涂层检验报告，主要检测漆膜厚度和附着力，外观检测根据相关文件执行。

3 焊接工艺规程

在依据焊接件的材料特点和承力特点的基础上,根据焊接的工艺方案,制定焊接的具体工艺至关重要。如表2所示为制定的焊接工艺规范，图2为制定的焊接接头形式，图3为焊接顺序，表3为焊接的工艺参数[3]。

表2 焊接的工艺规范

图2 接头形式

图3 焊接顺序

4 焊接注意事项

在具体的施焊过程中,有以下注意事项：

（1）不同板厚的相似的接头型式（比如带衬垫的V形焊缝和T型接头中带衬垫的HV焊缝），可以归为一类工作试件。或根据ISO 9096-1/ISO 9096-2，不同板厚的焊接件也可以归为一类工作试件。

（2）工作试件需要全机械加工的焊缝坡口。

（3）作为对EN15085的补充符合ISO5817要求范围内的开放性表面气孔必须通过填料的方式将其封闭。C类气孔和线性气孔超标时必须重做工作试件或重焊。

表3 焊接工艺参数

（4）起弧裂纹或收弧裂纹必须铣或磨掉后重焊。

（5）焊接裂纹必须在整个裂纹长度上磨掉并重焊。

（6）根据EN 15085-3，2级焊接质量，可接受的咬边和表面错边不能采用在焊缝区域打磨的方式去除，而必须采用填料消除。咬边和错边超过规定要求时，必须重做工作试件或重焊。

5 试制中出现的问题及改进措施

（1）出现的问题。①部分焊缝收弧处出现弧坑裂纹，部分焊缝连续焊接因焊接过热导致焊缝咬边。②因焊接变形使尺寸超差较多，增加了调校难度。

（2）改进措施。①焊接时要适当延长收弧时间，对每条焊缝编制了焊接顺序计划，并按指导书说明进行分阶段施焊，减少因过热引起的焊缝咬边。②先把两块平板拼接点焊，控制平板的焊接变形，焊好平板上的支架与两种加强板后，磨掉焊点再焊凹槽。

6 小结

X5Cr18Ni9火车悬挂件，由于其材料及受力特点,在焊接过程中具有一定难度。结构特点属于厚板焊接结构，焊缝多，因此焊接变形大且控制难度大。另外质量要求高。由于悬挂支座是主要承重部件，使得制作难度加大，本文通过采用一定的工艺手段去保证焊缝质量、尺寸精度以及平面度，具有一定的借鉴价值。

参考文献：

[1] 雷世明.熔焊原理及金属材料焊接[M].北京：机械工业出版社，1999.

[2] 陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3] 代国文.Q345型中厚钢板拼接中优化焊缝的工艺措施[J].电焊机，2007，（6）.