不锈钢车体焊接方法及工艺参数的选定

不锈钢车体焊接方法及工艺参数的选定

许广军 李勇

中车大连机车车辆有限公司

摘要：现代铁路交通与航空交通业等形成了越来越激烈的竞争。高速客车和高档客车必定会向着轻量化免维修的方向发展。由于不锈钢车辆的防腐性以及防火安全性等十分良好，因此成为了发展的重点之一。由于不锈钢材料的物理特性和焊接特点10分特殊，而不锈钢车体中应用了与以往碳钢车体完全不同的焊接工艺。本文列举了某公司的不锈钢轨道新型车辆，以此为基础，对国内焊接不锈钢车体所采用的常见焊接法和焊接工艺进行了介绍。

关键词：不锈钢车体；焊接方法；工艺参数

一、电阻点焊工艺

在焊接不锈钢车体及其构件时，大多会借助电阻电焊的方式，这主要是由于不锈钢的热物理特性和焊接特性十分特殊。不锈钢的电阻率。与不锈钢的电阻率膨胀系数以及热导率有着密切的关系，在焊接不锈钢的过程中，如果采用了能量过大的焊接线，就会导致焊接变形难以控制，留下较大的焊接残余应力；真相组织在汉后会出现改变，出现晶间腐蚀，导致强度的降低。通过对电阻点焊的采用，无需破坏过多的焊接缺陷的面，就能够确定点焊适用的参数范围。电焊接头十分特殊，难以在工程中对接头进行无损检测，点焊试件质量能够作为点焊质量和接头强度的验证标准。由于不锈钢电焊具有良好的焊接性，特别是具有高电阻率和低热导率，淬硬倾向和磁性并不存在，其所需采用的工艺措施较为普遍，工频交流只需普通的电焊机就能够完成，通过简单的焊接循环就能够实现了良好焊接质量的获取。电焊技术具有如下要点：1.在点焊前清理表面时需要用到清洗以及纱布等方法，然而焊件的成型是以铅芯或铝锌模为基础，就必须进行酸洗；2.需要遵循硬规范，在内外部采用强烈的水冷却，能够开展更加高效的生产和高质量的焊接；3.由于存在高强度的高温，因此难以实现塑性形变，因此，所选用的电极需要具有较高的压力，如此，才能够实现对喷溅和缩孔等问题的避免。

二、工艺参数

本次电焊所采用的C型、X 型和NC型点焊机来自于日本川崎重工，C型点焊机和X型点焊机在难以自动电焊部位较为常见，操作人员在操作期间需要手提焊枪，NC型电焊机具有自动编程功能，程序能够控制点焊位置，多用于连接车顶以及侧墙等结构。其具有表1所示的焊接参数：

表1 SUS型不锈钢点焊规范参数

三、脉冲熔化极气体保护焊(GMAW)

（一）工艺要点

在采用脉冲对极气体进行熔化以此来保护焊时所此阿勇的峰值和背景电流来自于脉冲。其具有较大的电弧功率，集中了热量，不会造成过大的热影响，能够实现高效生产，在不锈钢车体中多用于连接低合金钢和低合金钢或不锈钢。相比TIG来说，使效率得到了3-4倍的提升，多用于焊接厚度不同的不锈钢板材；相比普通MIG来说，免去了预热环节，只需通过对正反层的焊接，就能够获取到具有光滑表面、优良质量的焊缝。在进行焊接时需要对以下问题引起关注：1.峰值电流能够实现对焊丝的熔化，对熔深的控制；背景电流能够实现对电流的维持，对背面成型的控制；焊接和送丝速度与焊缝成形密切相关；需要合理的匹配各个参数。2.过大的电流会烧毁焊丝，并导致焊丝和熔敷金属无法正常使用和保持良好性能，所使用的电流需要在合理范围内；3.焊丝组织如果都是奥氏体，就更易导致热裂纹的产生，因此，焊接速度不宜过快；4.想要使不锈钢能够免于出现背面氧化，就需要采用工艺槽来保护焊道背面。

（二）工艺参数

GMAW釆用的设备为逆变脉冲焊机，可以实现自动化焊接,焊接参 数如表3所示：

表2 1.5mmSUS型不锈钢板GMAW焊接工艺参数

（三）脉冲 TIG焊接工艺

脉冲TIG焊降低了焊接薄板和底层的难度，很少发生飞溅情况。并且所获取到的焊缝十分美观，在不锈钢车体及其底架适用于焊接镀锌板和波纹底板。在脉冲的作用下，脉冲TIG焊能够使所有焊点的焊接热循环达到最佳，实现了对不必要热输入的减少，因此能够获取到更加美观的焊缝，其焊接技术具有如下要点：1.阴极接直流电机；2.基值电流能够实现对电弧燃烧的维持，脉冲电流具有熔化焊丝的作用，脉冲频率能够实现对焊接速度的控制，脉冲幅比关系着焊点能够得到高质量的焊接热循环，四个参数的匹配关系必须要保持合理；3.伸出焊枪顶端的电极最适宜的长度通常为4-5mm，在缺乏良好保护的角接头等部位为2-3mm，如果开口深度较大那么通常为5-6mm；4.1-3mm左右是最适宜的电弧长度，过长的话无法起到良好的保护作用；5.在焊接底层时，想要避免底层焊道出现养护问题，就需要做好对其反面的保护。6.焊接材料如果全是奥氏体组织，就更易导致高温裂纹的形成，需要控制电流和焊接速度等低一些。7.在进行焊接送丝时，需要依次采用后一焊点来压住3/2直径的前一焊点，以此来形成焊缝。

4结论与展望

1. 国内不锈钢车体 的设计制 造尚处 于起步阶 段 ，设计结构和制造工艺尚需完善。

2. 在车体结构设计上借助于有限元分析 、模态分 析和虚拟制造等计算机技术优化车体设计 ，减少零 部件数量，开发新结构，实现车体的结构优化 。

3. 开展 电阻点焊 的数值模拟技术和质量监 控 技术 ，是简化 点焊规范的选择和保证 点焊质量 的 重要 途径 。

4. 激光 一M1G复合 焊和双丝脉 冲焊等焊接方法将逐渐应用到不锈钢 车体的焊接制造。

参考文献

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