J型坡口焊缝MAG焊工艺性研究

梁姝博　董明

摘要：J型坡口是轨道客车转向架焊缝常用坡口形式之一，Q345钢为转向架用主要材料。针对Q345钢的J型坡口焊缝分别进行手工、自动、复合三种方法的MAG焊工艺性研究。通过对接头的宏观金相、硬度检测的试验结果进行对比发现，复合MAG焊生产效率高于手工MAG焊，焊缝质量优于自動MAG焊，是能较好满足企业批量安全生产基本要求的工艺方法。

关键词：转向架;J型坡口;复合MAG焊;工艺性研究

中图分类号：TG444+.72文献标志码：B文章编号：1001-2303（2020）03-0131-02

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.03.24

0 前言

随着铁路客车市场的不断扩大和延伸，市场订单中陆续出现采用J型坡口焊缝的转向架，已有的V、Y型坡口焊缝工艺评定无法满足J型坡口焊缝的生产要求[1-2]，因此研究J型坡口焊缝的焊接工艺刻不容缓。本文以Q345钢为代表，对比手工MAG焊接、自动MAG焊接及手工打底-自动填充盖面的复合MAG焊接三种不同形式[3]，总结出了一套既能满足生产效率，又能保证产品质量的工艺方法，已成功应用于实际生产中。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

选取板厚12 mm与16 mm的Q345D钢[4]为试验母材，化学成分如表1所示。选用直径1.2 mm的ISO 14341-A G 42 4 M21 3Si1[5]焊丝，保护气体成分φ（Ar）82%+φ（CO2）18%。

为最大程度地模拟实际生产，焊接接头选取T型接头，J型坡口，坡口半径16 mm，钝边1.5±0.5 mm，组对间隙0.5 mm，焊接位置PB+PA，单面三层三道全熔透焊接，打底焊双面成形，背透3±2 mm，如图1所示。

1.2 试验方法

采用手工MAG焊、自动MAG焊以及手工打底-自动填充盖面的复合MAG焊三种形式，工艺参数如表2所示。手工MAG焊采用OTC-CPVM500型 MAG电焊机，自动MAG焊采用CLOSS-ROMAT310型焊接机械手。

2 试验结果与分析

2.1 宏观金相

试验片的宏观金相如图2所示，经超声波探伤结果分析，自动MAG焊试验片分别在起弧和中间较大长度范围内出现了10～12 mm深度方向的未熔合缺陷（见图2b）。而手工MAG焊及复合MAG焊则未出现未熔合缺陷（见图2a、2c）。

2.2 硬度试验

三种MAG焊接头维氏硬度检测结果如表3所示，硬度曲线如图3所示。

结果表明，复合MAG焊接头硬度最高，最高硬度值为200 HV，手工MAG焊接头硬度居中，自动MAG焊接头硬度最低。在同一接头硬度曲线中，热影响区硬度最高，焊缝次之，母材最低。

2.3 焊接工艺性

焊接全熔透的J型坡口焊缝时，因坡口角度较小，焊枪摆动受限，对操作工的技能要求较高，需具备焊接J型坡口专有的资质证书。操作工必须操作焊枪角度使焊丝绝对达到焊缝根部，否则会出现背透尺寸不足或根部未熔情况。因此，全自动焊接焊接参数恒定、运动轨迹恒定、受为人因素影响较小的特点在该情况下无任何优势甚至不利，事实也证明全自动焊接在打底焊时极易出现未熔合缺陷。

虽然手工MAG焊接时飞溅较小，但需在焊缝直线段与圆弧连接处留有接头。接头焊接时需打磨处理焊缝封头处，因此生产效率在三种方式中为最低。

3 结论

（1）手工MAG及复合焊焊缝质量高于自动焊。

（2）复合焊接头硬度最高。

（3）复合焊生产效率高于手工MAG焊。

参考文献：

[1] ISO 15614-1-2004，金属材料焊接工艺规程及评定-焊接工艺评定试验-第一部分：钢的弧焊和气焊、镍及镍合金的弧焊[S].

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

[3] ISO 857-1-1998，焊接及相关工艺词汇-第一部分：金属焊接工艺[S].

[4] 刘志刚，苏白兰，韦弦. Q345钢板焊接性能研究[J]. 河南冶金，2003，11（1）：14-16.

[5] ISO 14341-2010，焊接材料-非合金和细料钢气体保护金属电弧焊的电极丝和焊堆-分类[S].