转向架用钢激光-MAG复合焊角焊缝
不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能
不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能韩晓辉;赵延强;杨晓益;陈辉;苟国庆【摘要】为了给新一代城轨列车的焊接制造提供技术支持,以列车用6 mmSUS301L-MT奥氏体不锈钢为研究对象,采用焊缝截面分析、金相观察、X射线衍射法、残余应力测试等手段,研究了激光-MAG(metal active gas welding)复合焊接头的成型规律及接头性能.结果表明:激光功率、离焦量增大能增加焊缝上表面熔宽;焊接速度增加后,焊缝中部熔宽和下表面熔宽明显减小;焊缝宽度比随离焦量的增大显著增加;焊缝组织为奥氏体+δ铁素体;接头纵向残余应力在接头中心位置存在极大值,约为330 MPa.%This study focusses on 6 mm-thick SUS301L-MT austenitic stainless steel,which will be used for the manufacture of next-generation city rail trains. In order to establish the technical foundation for the manufacture of city rail trains,the forming rules and performances of 6 mm-thick SUS301L-MT austenitic stainless steel laser-MAG (metal active gas welding)hybrid welding T-joints were studied using weld cross-section analysis,metallographic observation,X-ray diffraction residual stress tests,etc. The increase of laser power and defocusing distance can improve the width of the weld top surface. When welding speed increases,the widths of the weld middle section and weld bottom surface significantly decrease. The width of the weld cross-section increases significantly with the increase in defocusing distance. The microstructure of the weld zone is austenite mixed with ferrite. The maximum longitudinal residual stress appears at the center of the joint,with a value of 330 MPa.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2017(052)005【总页数】6页(P956-961)【关键词】激光-MAG复合焊;奥氏体不锈钢;T型插接接头;成型规律;残余应力【作者】韩晓辉;赵延强;杨晓益;陈辉;苟国庆【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031;西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031;西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TG456.7不锈钢车辆因其良好的服役性能和服役周期内总成本低等特点，已成为实现轨道交通轻量化、高速化的重要途径之一［1］.SUS301L-MT奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和优良的机械性能，广泛应用于轨道客车制造.奥氏体不锈钢的热导率小、线膨胀大，普通的电弧焊会使焊缝热影响区增大，焊接变形严重，且易产生裂纹;单独激光焊接对接头的装配间隙要求较高，影响焊接效率［2-3］.而激光-MAG(metal active gas welding)复合焊结合了激光与电弧热源各自的优势，如焊接速度快、能量密度高、焊缝熔深大、桥接能力强等［4-6］.复合焊接中，激光功率、离焦量、焊接速度对焊接过程的稳定性和热输入具有显著影响，直接影响焊缝的成型和金相组织.焊后产生的残余应力对接头的力学性能也有直接影响［7-10］.新一代城轨列车结构设计的不锈钢T型插接接头利于降低车体重量、提高生产效率，但复合焊过程对其接头成型的影响规律尚不清楚，该种接头的残余应力等性能亟待深入研究.本文主要针对6 mm SUS301L-MT奥氏体不锈钢T型插接接头，研究激光-MAG 复合焊过程中主要焊接参数对其接头成型规律的影响，综合分析了该种T型插接接头的金相组织、硬度、残余应力等，为新一代城轨列车的开发提供技术支持.以300 mm×150 mm×6 mm的SUS301L-MT不锈钢为研究对象，完成图1所示的T型插接接头的焊接.单道焊缝采用带钝边单边V型坡口，其中，钝边3 mm，坡口30°，间隙0.5 mm.焊缝填充材料选用直径为φ1.2 mm的ER308L焊丝. SUS301L-MT不锈钢和ER308L焊丝的合金成分见表1，SUS301L-MT不锈钢的力学性能见表2，表中w B为质量分数.试验采用IPG YLS-4000光纤激光器和KEMPPI KempArc-450脉冲焊机.激光与电弧的复合型式为激光引导MAG电弧.激光头气帘为高压空气，熔池由焊枪提供5%CO2+95%Ar的混合气体保护.试板需机械打磨，用酒精擦拭表面.焊接时，对接板试焊，坡口型式与T型插接接头单道焊缝保持一致，优选出参数进行组合，根据参数焊接T型插接接头，复合焊工艺参数见表3.焊后用ZEISS Stemi 2000-C体式显微镜观察焊缝截面，ProgRes Capture Pro软件测量焊缝上表面熔宽W t、中部熔宽W m和下表面熔宽W b，如图2所示.金相观察分析在ZEISS Axio Observer A1m光学显微镜下进行.焊缝截面的硬度分布采用HVS-30维氏硬度计测量.不锈钢T型插接接头的残余应力分布(距表面深度20～30μm)用X射线衍射试验(XRD)测量.试验设备为Proto i-XRD残余应力测量仪.待测部位表面用Proto 8818-V3电解抛光机抛光至表面粗糙度为Ra 20～30.在保证熔透前提下，采用控制变量法研究主要参数对复合焊接头上、中、下位置的熔宽以及焊缝宽度比的影响.焊缝宽度比［11］定义为由式(1)可知，W t受焊接电弧的影响，W b受激光能量的影响.因此，R可以表征复合焊过程中激光与电弧的相互作用特点，也可以反映复合焊接头形状的特征.2.1.1 激光功率P激光功率P对焊缝熔宽W和焊缝宽度比R的影响如图3所示.由图3(a)可知，W t随着P的提高而小幅增加;W m受P的影响不大，呈先降低再上升的趋势;W b在P=4 kW时出现极大值，约为3.3 mm，但在P=4.2 kW 后，W b急剧下降到1.6 mm左右.这是因为在P较大时，光致等离子体的体积增加，激光被大量反射，降低了激光能量用于焊接的效率［12］，从而减小W b.由图3(b)可知，P=4 kW时，R出现极小值;P=4.2 kW后，R迅速增加到4.9左右，说明此时焊缝受MAG电弧的影响大于激光的影响，焊缝上下表面的宽度差距较大，成型不均匀.2.1.2 焊接速度v1图4为焊接速度v1对SUS301L-MT不锈钢激光-MAG复合焊接头焊缝熔宽W和焊缝宽度比R的影响.在v1较小时，W m和W b均获得了较大值，式中:ηL、ηA分别为激光和电弧的热效率;I A为电弧电流;U A为电弧电压.由式(2)可知，在其余参数不变的情况下，随着v1增加，Q将下降，使得熔化的金属量减少，从而W m和W b减小.对比不同v1下的W t可知，其受v1的影响不大.由图4可知，R随v1的提高先急剧增加，后缓慢下降.在v1=1.38 m/min时，R较小，约为1.8，说明较小的v1可增加焊缝的焊接热输入，焊缝根部出现了熔化金属增加.不锈钢的热扩散系数小，热膨胀系数大，应尽量避免焊接热输入过大，以保证不锈钢接头的性能.随着v1增加，两者都出现了一定程度的下降.复合焊焊接热输入［13］定义为上升.这说明F从－3 mm增加到+2 mm的过程中，激光对焊缝下部的作用逐渐减弱.激光焦点上移，增加了激光对焊缝上部的加热作用，使W t增加.由图5(b)可知，R与F几乎呈线性关系，F对R的影响比P、v1明显.6 mm SUS301L-MT不锈钢T型插接接头的焊接如图6所示.图中:左侧为不锈钢T 型接头的宏观形貌;右上为接头上表面放大图;右下则为接头根部放大图.由图6可以看出，焊接接头没有严重的焊接变形，接头的成型均均匀连续，未发现明显表面缺陷，单面焊双面成型效果较好.不锈钢复合焊T型插接接头的焊缝截面如图7所示.两道焊缝均实现了完全熔透，焊缝成型良好，同时未观察到明显的气孔、裂纹等焊接缺陷.SUS301L-MT不锈钢激光复合焊插接接头的金相组织如图8所示.图8 (a)焊缝主要为白色柱状奥氏体树枝晶，其生长方向为焊缝熔合线的法线方向，并在奥氏体晶界上析出黑色的δ铁素体.图8(b)熔合区焊缝区边缘的柱状晶依附在未熔化的母材晶粒上，在几乎垂直于熔合线的方向向焊缝中心生长，呈现出典型的联生结晶特征.图8 (c)、(d)分别为热影响区和母材的微观组织.可以看出，母材除呈纤维状的形变奥氏体外，还有粗大的等轴状奥氏体以及板条马氏体.热影响区由于受焊接热输入影响，发生了回复再结晶，使得纤维状形变奥氏体所占比例降低，晶粒与母材相比长大不明显.激光复合焊插接接头硬度分布如图9所示.由图9可知，3条硬度曲线均呈现“W”形分布，两焊缝区硬度最低，约为190 HV10，热影响区硬度逐渐升高，到母材部分后，硬度值在270 HV10上下波动，接头热影响区宽度约为4 mm.由图10可知，在所测试的范围内，接头的横向残余应力σy和纵向残余应力σx均呈现拉应力的特点.σy在接头中心部位出现极小值，约为60 MPa;σx在距接头中心－17 mm和10 mm的位置各出现一个极大值.σx在接头中心位置存在极大值，约为330 MPa，随着距离的增加，σx呈下降趋势.激光复合焊插接接头残余应力分布如图10所示.(1)随着激光功率离焦量增加，焊缝上表面熔宽明显增大;随着焊接速度增加，焊缝中部熔宽和下表面熔宽逐渐减小;焊缝宽度比受离焦量的影响较大，焊缝宽度比随离焦量的增大显著增加.(2)不锈钢插接接头焊缝组织为奥氏体+δ铁素体，母材组织为纤维状的形变奥氏体+粗大的等轴状奥氏体+板条马氏体，热影响区组织与母材差距不大，接头的热影响区宽度约为4 mm.(3)接头的横向残余应力存在2个应力极大值，分别位于焊缝两侧;纵向残余应力在接头中心部位出现极大值，约为330 MPa.【相关文献】［1］苏柯，谢红兵，岳译新.SUS301L系列不锈钢在轻量化城轨车辆车体上的应用［J］.电力机车与城轨车辆，2010，33(6):23-26.SUKe，XIE Hongbing，YUE Yixin.Application of SUS301L stainless steel on light weight urban rail car body［J］.Electric Locomotives and Urban Rail Vehicle，2010，33(6):23-26. ［2］吴圣川，喻程，张卫华，等.铝合金熔焊气孔与裂纹交互作用模拟［J］.西南交通大学学报，2014，50(5):855-861.WU Shengchuan，YU Cheng，ZHANG Weihua，et al.Simulation of interactions between pores and cracksinside fusion welded aluminum alloys［J］.Journal of Southwest Jiaotong University，2014，50(5):855-861.［3］刘佳.轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究［D］.长春:长春理工大学，2012.［4］ RIBIC B，PALMER T A，DEBROY T.Problems and issues in laser-arc hybrid welding ［J］. International Materials Reviews，2009，54(4):223-244.［5］ STEEN WM. Arc augmented laser processing of materials［J］. Journal of Applied Physics， 1980，51(11):5636-5639.［6］ SEIJI K.Handbook of laser welding technologies［M］.Cambridge:Woodhead Publishing Limited，2013:3-16.［7］赵耀邦，成群林，徐爱杰，等.激光-电弧复合焊接技术的研究进展及应用现状［J］.航天制造技术，2014(4):11-14.ZHAO Yaobang，CHENG Qunlin，XU Aijie，et al.Research progress and application status of laser arc hybrid welding technology［J］. Aerospace Manufacturing Technology，2014(4):11-14.［8］ ERIKSSON I，POWELL J，KAPLAN A.Guidelines in the choice of parameters for hybrid laser arc welding with fiber lasers［J］.Physics Procedia，2013，41:119-127.［9］ MORADI M，GHOREISHI M，FROSTEVARG J，et al.An investigation on stability of laser hybrid arc welding［J］.Optics and Lasers in Engineering，2013，51(4):481-487. ［10］苟国庆，黄楠，陈辉，等.X射线衍射法测试高速列车车体铝合金残余应力［J］.西南交通大学学报，2012，47(4):618-622.GOU Guoqing，HUANG Nan，CHEN Hui，et al.Detection of residual stress in aluminum alloy carbody of high-speed train using X-ray diffraction technology［J］. Journal of Southwest Jiaotong University，2012，47(4):618-622.［11］ MA N，LI L，HUANG H，et al.Residual stresses in laser-arc hybrid welded butt-joint with different energy ratios［J］.Journal of Materials Processing Technology，2015，220:36-45.［12］ LIU Liming，CHEN Minghua.Interactions between laser and arc plasma during laser-arc hybrid welding of magnesium alloy［J］. Optics and Lasers in Engineering，2011，49(9/10):1224-1231.［13］吴圣川.铝合金的激光焊接及性能评价［M］.北京:国防工业出版社，2014:93-94.。
万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形
试验研究傅蕊万瓦级光纤激光-MAG复合焊接焊缝成形蒋宝，雷振，黄瑞生，杨义成，梁晓梅(哈尔滨焊接研究院有限公司，哈尔滨150028)摘要：利用平板堆焊的方法，较为系统地研究了激光功率、离焦量、热源顺序、热源间距、热源排列方式、焊接速度及焊接电流对级光光-MAG电弧复合焊接焊缝成形的影响。
结果表明,在较小的电流条件下，激光,量对焊缝成形的影响越显著。
其中光为10kW时，量对焊缝成形的影响较小；光功增加到20后，采时助于获得良好的焊缝表面成形。
对焊缝成形的影响同样显著。
在负离焦条件下，采电弧在前的较大的时，获得的焊缝成形更好;而采光在前较小的时，的较多，同时焊缝性差。
通过大幅增加焊接电流，同样能够获得相对良好的焊缝表形。
采电弧在前的时，助于增加焊缝熔深。
关键词：万瓦级光纤激光；MAG电弧；复合焊接:焊缝成形中图分类号：TG456.70前言，级光光焊接为中厚钢板焊接的一个重要发向，其中光：光-电弧复合焊接研究的热点之一。
对于万光光-电弧复合焊接成形工艺，经了大量研究,Turichin等人⑴利用20kW激光-电弧复合焊接在3m/min的焊接下实现14mm X80管钢一次焊接成形;Wahba等人%2&通过预置剪断焊丝并在试板下方添加埋弧焊剂或玻璃以改善背部成形的，通过激光-GMAW复合焊接方法，在16kW 激光功率下,实现了20mm，25mm SM490A低合金结钢焊接双形，通过双道焊接，完成了50mm厚试板的焊接加工;UstiindaD等人［3_5］通过交流振荡电磁系统并20kW级光光-GMAW复合焊接成功实现20mm，25mm，28mm船用S355J2低合金钢及20mm X20钢一次焊接成形；Reisgen等［6-7］光+SAW联合并通过双道焊接了35mm S355，S460船钢及X65石油管道线钢、40mm P265GH压力容器用钢和50mm S355的收稿日期：2020-04-24基金项目：国家科技重大专项项目(2019ZX04004001)；黑龙江省省级资金资助项目(GX18A007)；黑龙江省头雁行动计划-能源装备先进焊接技术创新团队。
S355J2W+N钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比
S355J2W+N钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比谷晓鹏;段珍珍;邓钢;谷晓燕【摘要】利用激光-MAG复合焊和MAG焊进行了厚板S355J2W+N低碳钢的焊接实验,分析了两种焊接方法接头的微观组织和力学性能.结果表明:复合焊和MAG 焊焊缝接头均由焊缝区、过热区、重结晶区和不完全重结晶区构成,复合焊接头截面呈“高脚杯”状特点,焊缝填充量和热影响区宽度较MAG焊明显减小.复合焊由于冷却速率快,过热区魏氏组织略有增多,硬度高于MAG焊,抗拉强度和弯曲性能与MAG焊相比,无显著差异,均能够满足生产标准的要求.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2015(043)002【总页数】6页(P20-25)【关键词】S355J2W+N;激光;MAG;复合焊;接头组织;性能【作者】谷晓鹏;段珍珍;邓钢;谷晓燕【作者单位】吉林大学材料科学与工程学院,长春130022;长春轨道客车股份有限公司,长春130062;长春轨道客车股份有限公司,长春130062;吉林大学材料科学与工程学院,长春130022【正文语种】中文【中图分类】TG456.7S355J2W+N低碳钢由于添加了铬、铜等合金元素，通过气候条件的影响在基体表面形成了一层具有自我保护功能的氧化膜，从而在大气环境下具有较强的耐腐蚀性，被广泛地应用于轨道车辆、石油管道和造船行业中[1-3]。
气体保护焊是在气体保护气氛中，以电弧为能源对金属进行熔化焊接的方法，特别适合于薄板焊接[4-7]。
厚板低碳钢的焊接主要采用传统的自动和半自动气体保护焊多层焊接，如MAG焊、TIG焊，焊接和打磨工作量非常大，焊接和打磨产生的烟尘、电弧产生的热量使工作环境条件非常差。
针对存在的问题，急需找到一种高效、污染小的焊接方法。
激光-电弧复合焊通过激光与电弧相互作用，充分发挥了各自的优势，形成了一种新的高效焊接热源，可有效地提高焊接速率和熔敷率，减小热影响区，减少MAG焊接气孔和裂纹的缺陷[8-13]。
高性能转向架用钢的焊接特性与焊接接头强度研究
高性能转向架用钢的焊接特性与焊接接头强度研究引言：随着汽车行业的快速发展，转向架在汽车中起到至关重要的作用。
而转向架的性能和质量，很大程度上取决于焊接接头的强度。
因此，对于高性能转向架用钢的焊接特性及焊接接头强度的研究变得至关重要。
本文将深入探讨高性能转向架用钢的焊接特性和焊接接头强度，并提供一些建议和建议。
1. 研究背景1.1 高性能转向架的重要性转向架是指安装在汽车前端的一个重要组件，它的作用是实现转向控制，确保行驶过程中的稳定性和可靠性。
因此，高性能转向架必须具备良好的刚度、强度和耐久性。
1.2 焊接接头在转向架中的作用焊接接头是将转向架的不同部件连接在一起的关键组成部分。
焊接接头必须具备足够的强度，以保证转向架的整体性能和安全性。
因此，研究焊接接头的特性和强度对于提高转向架质量具有重要意义。
2. 钢材的焊接特性2.1 高性能转向架用钢的选择高性能转向架用钢的选择在焊接过程中具有重要影响，因为钢材的组成和特性对于焊接质量和接头强度具有重要影响。
钢的选择要考虑以下几个因素：强度、韧性、可焊性以及耐蚀性等。
2.2 钢材的热影响区钢材在焊接过程中会发生热影响区的形成，这是指材料在焊接过程中受到的热量影响，导致材料的组织和性能发生变化。
热影响区的形成对于焊接接头的强度和耐久性具有重要影响。
3. 焊接接头的强度研究3.1 焊接接头的强度测试方法为了评估焊接接头的强度，必须进行一系列的测试和评估。
常见的测试方法包括拉伸测试、剪切测试和冲击测试等。
这些测试将能够提供关于接头的抗拉强度、抗剪强度和韧性等信息。
3.2 焊接接头强度的影响因素焊接接头的强度受到多个因素的影响，主要包括焊接材料的选择、焊接工艺参数、焊接接头的设计和焊接质量等。
了解这些影响因素并且采取适当的措施，以提高焊接接头的强度是非常重要的。
4. 提高焊接接头强度的建议4.1 优化焊接工艺参数通过合理选择焊接工艺参数，如焊接电流、电压和焊接速度等，可以更好地控制焊接过程中的热影响区，从而提高焊接接头的强度。
转向架焊接现状分析报告
转向架焊接现状分析报告1. 引言转向架是用于汽车、火车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中的一个重要组成部分。
它通过连接车轮和车体，实现转向和减震的功能。
转向架的关键组件是焊接接头，焊接质量直接影响整个转向架的性能和安全性。
因此，对转向架焊接现状进行分析对于改进焊接工艺和质量控制具有重要意义。
本报告将对转向架焊接现状进行分析，包括焊接方法、焊接工艺、焊接缺陷等方面的内容，以期为转向架焊接质量的提升提供参考。
2. 焊接方法目前，常见的转向架焊接方法主要有手工电弧焊、气体保护焊（如MIG/MAG 焊接）、焊接机器人等。
不同焊接方法具有不同的特点和适用场景。
- 手工电弧焊：这是传统的焊接方法，操作简单，适用于焊接小批量、复杂形状的转向架。
但是，由于操作者技能水平变化较大，焊接质量和一致性可能存在一定的问题。
- 气体保护焊：这是一种较为常见的自动化焊接方法，适用于大规模生产。
通过使用惰性气体保护焊接区域，可以有效减少氧化和污染，获得高质量的焊缝。
- 焊接机器人：机器人焊接具有高度的自动化程度和一致性，可以大大提高生产效率和焊接质量。
然而，机器人焊接设备的投资和维护成本相对较高，需要考虑到实际情况做出选择。
3. 焊接工艺针对不同转向架的特点和要求，选择合适的焊接工艺是关键的一步。
常见的焊接工艺包括手工焊接、自动焊接、半自动焊接等。
- 手工焊接：对于小批量、复杂形状的转向架，手工焊接是一种灵活且适用的工艺。
由于每个焊接接头的差异较大，需要操作者具备较高的焊接技能。
- 自动焊接：自动焊接适用于大规模生产，通过焊接机器人来实现。
该工艺具有高度的自动化程度，能够提高焊接的一致性和质量，但需要投资相对较高的设备。
- 半自动焊接：半自动焊接是手工焊接和自动焊接的折中方式，通过辅助设备来提高生产效率和焊接质量。
该工艺适用于中等规模的生产，成本相对较低。
4. 焊接缺陷在转向架焊接过程中，常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、裂纹等。
SMA490BW耐候钢激光-电弧复合焊接接头性能
合焊接 头组 织核 力学性能优 于 ＭＡ Ｇ焊接接 头 ， 且 合金 元素成分 波动较 小， 在转 向架焊接 中可 实现 对 ＭＡ Ｇ 焊接 工 艺的替 代和优 化 。
关键词 ： Ｓ ＭＡ ４ ９ ０ Ｂ Ｗ 耐候钢 ； 激光一 Ｍ Ａ Ｇ复合焊 ； 接 头组织； 合金元素 中图分类号 ￣ Ｔ Ｇ ４ ５ ６ ． ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ － ２ ３ ０ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ － ０ ０ ７ ９ － ０ ５
ｎ １ ｃ ｈ ａ ｔ ｒ ｉ （ ｔ ａ Ｉ Ｉ ） ｒ ｛ ） ” ｆ １ ， Ｉ ｉ ｔ ｓ ． ｎ ｌ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ［ １ ｌ ｌ （ ｔ ｕ ｒ Ｐ ｄ ｌ 】 （ １ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｔ ’ Ｓ ＭＡ ４ ９ ０ Ｂ Ｗ ｗ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｒ － ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｍ １ ｃ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｗ ｅ ｌ ｄ ｅ ｄ ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｂ ｙ
勐候 钢 激光章 电冁复合 壤 攘 懂 能
单清 群 ， 孙 福庆 ， 朱 善 峰
（ 中车青 岛四方机车 车辆 股份有 限公 司 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ １ １ １ ）
摘要 ： 高速列车转向架服役环境复杂， 易受到 大气腐蚀 ， 通常使用 耐候钢作为转向架材料。 Ｓ Ｍ Ａ ４ ９ ０ Ｂ Ｗ
高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展
高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展朱藤辉;刘丽;王高见;康丹丹【摘要】随着对列车运行速度和运载能力要求的提高,对转向架焊接构架的材质和性能提出了更为苛刻的要求.基于MAG焊工艺基础上的转向架构架焊接技术研究已经相当广阔且深入.目前,转向架焊丝虽然能满足焊接使用要求,但是在焊接过程中飞溅较大,容易出现气孔、夹渣咬边等缺陷,小电流过渡稳定性还有待提高.优良的使用操作性能、长寿命、高可靠、具备广域环境条件下服役能力的新型耐寒高韧性焊材亟待开发.新材料、新工艺将是未来的研究热点和重点.轻量化、环境友好、高可靠、长寿命以及激光焊接技术将引领未来转向架焊接制造技术更快更好地发展.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2018(048)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】转向架构架;MAG焊;焊丝;性能;疲劳寿命【作者】朱藤辉;刘丽;王高见;康丹丹【作者单位】四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730;四川西冶新材料股份有限公司,四川成都611730【正文语种】中文【中图分类】U292.91+40 前言我国轨道交通事业进入迅速发展期，特别是高速列车由于其快速、安全、节能环保、运载量大等优点，得到了广泛应用。
在轨道装备业制造中，车体由转向架支撑，具备转向和制动功能，确保动车组在轨道上安全平稳地运行[1]。
转向架直接与轮轨相互作用，是决定列车走行性能最为关键的部件[2]。
作为轨道交通高速列车车体承载的关键构件，转向架构架的焊接生产质量对列车品质和行车安全都具有十分重要的意义[3]。
转向架构架焊接技术一直是研究的热点和重点，其中材料和焊接工艺是决定制造水平的关键因素。
在焊材方面，进口材料主要有奥地利BOHLER公司NiCu1－IG和林肯公司JM－55Ⅱ焊丝；国内仅大西洋焊材公司有转向架焊丝。
转向架构架结构复杂，焊接质量不稳定的问题较为突出。
T型接头激光-MAG复合焊单面焊双面成形工艺
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Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｗ ｅｌｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ
Ｖｏ１．４８ Ｎｏ．３ Ｍ ａｒ．２０１８
本 文 参 考 文 献 引 用 格 式 ：拿 ，¨ 广忠 ，卜捧 ，』：， Ｔ 接 头 激 光 一ＭＡｔ 复 合 焊
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中图分 类号 ：ＴＧ４０９ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１００１—２３０３（２０１８）０３—０１８１—０５
ＤＯＩ：１０．７５１２￣．ｉｓｓｌｌ＿１００１—２３０３．２０１８．０３．３４
Ｔ－ｊｏｉｎｔ ｌａｓｅｒ－ＭＡＧ ｈｙｂｒｉｄ ｗｅｌｄｉｎｇ ｂｙ ｏｎｅ ｓｉｄｅ ｗｉｔｈ ｂａｃｋ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｌ２ ｌｌｌＩＩｌ厚 Ｔ型接 头 的单 面焊 双 面成形 工 艺进 行 试验研 究。阐述 自动焊 的工具 中心点 ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）位 置 变化造 成 的两 个方 向的 焦 点位置偏 移 （离焦量偏 移 及 沿 Ｔ型接 头立板 表 面偏 移 ），通过 焊缝 外观 及金 相 检 测 ，论 证 上述 两个 方 向位 置偏 移 对 焊接 质 量的 影 响 ，得 出最 大允许 偏 移 范围 ：在 离焦量 为一２．５～ １．５ ｎｌｌｎ、立板 表 面偏移 为 １～２ Ｉｌｌｌｎ，范 围 内能 够 实现 稳 定的单 面 焊双 面成形 效果 。 关 键 词 ：转向架构架；Ｔ型接 头；激光一ＭＡＧ复合焊
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌ１‘）ｇ ｔＰ ｆｒ；ＩｌｌｌＰ： Ｆ－ｊｏｉｎｔ；１．１ｓｅｒ＿ＭＡＧ ｌ１、ｂｒｉｄ ｗｅｈｌｉｎｇ
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Q355C激光-MAG复合焊接工艺及接头性能研究
Q355C激光-MAG复合焊接工艺及接头性能研究Q355C激光-MAG复合焊接工艺及接头性能研究在现代制造业中，焊接工艺在连接材料时扮演着重要的角色。
随着材料科学和焊接技术的进步，激光焊接和气体保护焊(MAG焊接)成为当今最常用的焊接方法之一。
本文将研究Q355C钢材的激光-MAG复合焊接工艺及其接头的性能。
首先，我们来了解一下Q355C钢材的特性。
Q355C钢材是中国国家标准GB/T 1591-2018中规定的高强度低合金结构钢，具有优异的力学性能和焊接性能。
它被广泛应用于桥梁、船舶、建筑和机械制造等领域。
激光焊接是一种高能量密度焊接方法，通过激光束对工件进行加热和熔化，从而实现材料的连接。
MAG焊接是一种常用的气体保护焊接方法，使用惰性气体保护焊接区域以减少氧、氮和水蒸气的对焊接过程的干扰。
激光-MAG复合焊接结合了激光焊接和MAG焊接的优点，可以提高焊缝质量和焊接效率。
在本研究中，我们将对Q355C钢材的激光-MAG复合焊接工艺进行优化，并评估焊接接头的性能。
首先，我们选择合适的激光功率和MAG焊接电流来实现最佳的焊接工艺参数。
然后，我们采用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射等方法对焊接接头进行微观分析。
通过优化焊接参数，我们发现采用激光-MAG复合焊接工艺可以获得高质量的焊缝。
在焊接过程中，激光辐射可以增强焊接区域的温度分布，促使熔池形成和焊接接缝的形成。
MAG焊接提供了稳定的惰性气体保护，减少了氧化和气孔的产生。
通过与传统的MAG焊接相比，激光-MAG复合焊接可以提高焊接速度和焊接质量。
在接头性能评估方面，我们进行了拉伸试验和冲击韧性测试。
结果显示，采用激光-MAG复合焊接工艺的接头可以达到Q355C钢材的高强度要求。
拉伸试验结果显示焊接接头的抗拉强度和屈服强度都满足设计要求。
冲击韧性测试结果表明，接头具有较好的韧性和抗冲击性能。
综上所述，本文研究了Q355C钢材的激光-MAG复合焊接工艺及接头性能。
30CrMnSiA钢激光-MAG复合焊接裂纹形成原因与抑制措施↑
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
（Times 学位论文
摘
要
30CrMnSiA 钢 具 有 优 良 的 综合 性 能 ， 因 而 在 航 空领 域 受 到 了 广 泛 的重 视。然而，由于该钢种的碳当量较高，淬硬倾向大，焊接接头的冷裂敏感性 大，所以在使用常规的电弧焊方法进行焊接时，必须在工艺上制定合适的预 热、后热及热处理规范，这必将大大地降低焊接生产效率。激光 -MAG 复合焊 接具有熔深大、热输入低的特点，因此在提高生产效率的同时还能有效防止冷 裂纹的出现。然而，通过采用激光 -MAG 复合焊接技术对 8mm 厚 30CrMnSiA 钢进行了焊接试验发现，在焊缝的收弧端易产生焊接裂纹缺陷。因此，本文重 点研究了该裂纹的形成原因及其抑制措施。 首先，通过对裂纹形成位置的观察发现，裂纹均产生在收弧端焊缝区内， 裂纹走向沿焊缝纵向。采用金相显微镜和扫描电子显微镜对裂纹的微观特征进 行观察发现，裂纹沿晶开裂，边缘圆钝，且在裂纹断口表面形貌平滑，显示出 树枝晶成束排列的显微细节，是液相在高温时结晶形成的自由结晶表面，属于 结晶裂纹的典型特征，从而断定裂纹为结晶裂纹。 从冶金角度分析了裂纹的形成原因。在焊缝的凝固过程中，必然存在着由 结晶偏析引起的化学不均匀性，这将导致晶间低熔相的出现。因此焊接结晶裂 纹时常在这些地方出现。本文通过观察裂纹断口形貌发现，在相邻柱状晶间存 在着若干不连续的薄膜。对其进行能谱分析，结果表明在薄膜上聚集着硫化物 低熔相。进而判断，结晶裂纹的产生与这些呈薄膜状分布的硫化物有着本质上 的联系。 接着，建立 30CrMnSiA 钢激光 -MAG 复合焊接有限元模型，从应力的角 度对产生焊接结晶裂纹的原因进行了分析。通过数值计算发现，收弧处焊缝金 属在脆性温度区间内的抗拉强度小于焊接过程中母材对焊缝金属的拉伸应力， 这为结晶裂纹的形成提供了驱动力。 裂纹的抑制措施从两方面考虑，一方面是冶金角度，即减小母材当中有害 杂质的含量，另一方面是工艺角度，即通过改变工艺使得焊缝组织得到细化。 通过实验发现，母材当中的硫化物杂质含量等级 i=0.5 ，属于超精炼钢，很难 再进一步降低硫化物杂质；而采用两层焊的工艺后，由于减少了热输入，加快 了冷却速度，成功地使组织细化，有效抑制了结晶裂纹的产生。 关键词 ：30CrMnSiA；激光 -MAG 复合焊接；结晶裂纹；硫化物
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验， 并观察测试 两种 方法获得 的接 头宏观形貌、 微观组 织和力学性 能。 结果表 明， 激光一 Ｍ Ａ Ｇ复合焊接接头 组织和力 学性能均优 于 ＭＡＧ焊接接头 ， 因而在转向架焊接 中可替代 ＭＡＧ焊接 工艺。
关键词 ： 转向架； 角接接头； 激光一 Ｍ Ａ Ｇ复合焊 ； 接 头组织 ； 力学性能
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龙， 卢衍祥 ， 张作 仁 ， 巩 全 军
（ 中车青 岛四方机 车 车辆 股份 有 限公 司 ， 山东 青岛 ２ ６ ６ １ １ １ ）
摘要 ： 高速列车耐候钢转向架焊接中， 有大量角接形式的焊接接头。 作为列车的主要承载部件， 转向架的焊
接 要求 完全焊透。 采用传统 ＭＡ Ｇ焊和激光一 Ｍ ＡＧ复合焊对 １ ２ ｍ ｍ板厚的 Ｓ ＭＡ ４ ９ ０ Ｂ Ｗ 耐候钢进 行 焊接 试
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ５ ６ ． ７
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ２ ３ ０ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ １ １ ２ — ０ ５
ＤＯＩ ： １ ０ ． ７ ５ １ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ２ ３ ０ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ２ ４
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第４ ７卷 第 ４期 ２ ０ｌ ７年 ４月
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本文参考文献 引用格式 ： 于龙． 卢衍祥 ． 张作仁 ． 等 转向架用钢激光 一 ＭＡ Ｇ复合焊 角焊缝 ｌ Ｊ １ ＿ 电焊机， ２ ０ １ ７ ． ４ ７ （ ０ ４） ： ｌ １ ２ 一Ｉ 】 ６
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