中国中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔161002
摘要：450t钳夹车为公司2008年新研制开发的特种铁路货车，在标准轨距铁路上使用，主要用于运输国产1000MW发电机定子。其大底架侧梁采用的是国产H785E低碳调质钢，本文重点介绍了大底架侧梁的焊接过程及焊接时的规范调整。
关键词：450t钳夹车；H758E低碳调质钢；大底架侧梁；焊接电流；焊接电压
前言
450t钳夹车主要用于运输国产1000MW发电机定子，该车采用的材质主要是国产H785E低碳调质钢。在450t钳夹车的制造过程中最关键的是大底架侧梁的焊接，其结构为箱型，如果采取不当的焊接顺序，容易造成扭曲，会给后续组装造成很大的困难。一旦侧梁形成箱型就很难矫正，而且工艺规定不允许火焰矫正，因此本文重点分析了侧梁的焊接顺序，以及所采取防变形措施。与其他车型使用的Q450高强钢相比H785E高强钢的特点是含碳量比较低，经过调质处理，为了提高淬透性，添加了多种合金元素，因此在含碳量低的情况下仍然有较好的综合机械性能，具有较好的可焊性，但仍有几个问题应该注意。
1.H785E高强钢的介绍
1.1H785E高强钢是武汉钢铁公司生产的一种低碳调质钢，在我公司生产的特种车中已有应用，其特点是含碳量低（C≤0.15%），且经过调质处理。为了达到相应强度，添加了一些相应的合金元素，如Cr、Ni、Mo等以提高淬透性。其淬火后的基体组织为强度和韧性都较高的低碳板条状马氏体，具有良好的可焊性。这类钢虽然含碳量比较低，但是其他合金元素含量相对较多，造成焊接后淬硬倾向比较大。研究表明这类钢在焊接时有两个基本问题：一是要求在马氏体转变时冷却不能太快，以免造成冷裂纹；二是容易造成焊接接头脆化，影响疲劳强度。因此工艺规定在焊前须对母材预热100～150℃，且多层焊焊时层间温度不能超过150℃。调质状态下使用的钢材，只要加热温度超过了它的回火温度性能就会发生变化，经过试验，这类钢使用手弧焊、熔化极气体保护焊是可以的。但要是焊后发生了焊接变形是不能用火焰矫正的，这是必须注意的。
2.大底架侧梁的焊接过程
2.1由于侧梁腹板中间段比较高，给组装后焊接造成困难，因此侧梁组装时没有采用惯常的组装顺序，而是先组焊完腹板与隔板，然后再与下盖板组对，最后组对上盖板。H785E高强钢焊接采用手工电弧焊和富氩混合气体保护焊，焊条和焊丝为日本进口的L-80SN焊条、YM-80A焊丝。气体保护焊的混合气体使用80%Ar+20%CO2富氩混合气体，焊接电流：190～260A，焊接电压：22～28V。
2.2由于侧梁为双腹板结构，在焊接腹板与隔板焊缝时如果采用的焊接顺序不恰当容易使侧梁出现复杂的焊接变形。经过分析后决定先焊腹板（1）与隔板焊缝（只焊隔板与腹板的单面），然后翻转焊腹板（2）与隔板焊缝（两面全焊），接着再翻转焊腹板（1）与隔板焊缝，焊接完成后情况良好。特别强调的是由于焊接腹板与隔板焊缝时容易出现角变形进而引起腹板平面度超差，因此焊前在两腹板外侧点焊槽钢内侧支加工艺支撑管以增强其刚度，提高侧梁抵抗变形能力。
2.3将焊完的腹板和隔板与下盖板组对并定位焊，清除掉污物后采用两侧同时中分退焊法焊接腹板内侧焊缝。采取这样的焊接顺序是为了防止产生过大的扭曲变形和由于纵向收缩引起的长度尺寸超差。
2.4组对上盖板并定位焊，至此，侧梁箱型结构已经形成，整体刚度有了很大的提高，此时有两个问题需解决：一是梁的扭曲控制。若焊接顺序不合理有可能使整根梁产生过大的扭曲变形。由于H785E高强钢是调质钢，加热温度超过回火温度后，性能就会发生变化，因此工艺不匀许采用火焰矫正的方法对超差变形进行矫正。因此侧梁焊完工后其几何尺寸应该是符合工艺要求的。控制扭曲从两方面入手：（1）组对侧梁前用水平仪将组对平台调平，防止在组装时发生扭曲；（2）采取合理的焊接顺序和方向，使焊接热输入相对于梁的几何中心面最大限度的保持对称，因此采取从中间向两端同时中分逆向退焊的焊接顺序进行施焊。二是挠度控制。解决办法：侧梁组对完成后，首先测量侧梁挠度值，然后根据实测挠度值决定四条焊缝的焊接顺序。如果挠度偏小，则先焊下盖板与腹板的两条焊缝，反之先焊上盖板与腹板焊缝。通过采取上述焊接顺序和方向，侧梁焊完后各部尺寸完全满足工艺要求。在焊腹板与上、下盖板焊缝时，为了保证焊缝有足够的熔深，防止出现未熔合，采用先小规范进行打底焊，然后用较大规范进行盖面，盖面焊时应与打底焊焊缝接头错开50毫米以上，这样既保证了质量又使焊缝成形美观。
2.5在焊接的过程中，由于焊接规范选择不当会给焊缝质量和成型带来影响，因此选择合理的焊接规范（电流、电压）是极其重要的：
2.5.1其他条件不变时，增加焊接电流，焊缝熔深和余高都增加而熔宽则几乎保持不变（或略有增加），这是因为：焊接电流增加时，电弧的热功率和电弧力都增加了，因此熔池体积和弧坑深度都不得随电流而增加了，实验证明，在焊丝直径，保护条件，熔滴过渡形式确定后，正常的电弧焊条件下，熔深总是几乎跟焊接电流成正比的；熔化极电弧焊中焊接电流增加时，焊丝熔化量也增加，因此焊缝增高也随之增加；电流增加时，一方面是电弧截面略有增加，成为导致熔宽增加的因素；另一方面是电弧电压不变时，弧长略有缩短，电弧挺度增加和潜入熔池，使电弧斑点扫动范围缩小，成为导致熔宽减小的因素。因此，实际熔宽几乎保持不变。
2.5.2在其他条件不变时，电弧电压增大，焊缝熔宽显著增加而熔深和增高将略有减小。这是因为电弧电压增加就意味着电弧长度的增加，使电弧斑点飘动范围扩大而导致熔宽增加。从能量角度来看，电弧电压增加所带来的电弧功率提高主要用于熔宽增加和弧柱的热量散失，电弧对熔池作用力因熔宽增加而分散了，故熔深和增高略有减小。过大的电压会引起咬边、气孔、未熔合等缺陷，影响焊缝的疲劳强度。
因此，焊接时必须严格控制焊接规范，并根据实际情况进行优化，以期获得理想的焊缝成形质量。
3.结束语
通过450t钳夹车大底架侧梁的焊接，证明采用上述焊接顺序是合理的，并且为以后类似箱形梁件的生产提供典型的工艺范例。
参考文献
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