浅析Φ1.6mm焊丝应用于铁路货车制造焊接性能

浅析Φ1.6mm焊丝应用于铁路货车制造
焊接性能
摘要本文根据铁路货车制造焊接作业量大、采用Φ1.2mm焊丝焊接效率受
影响的现状，引入Φ1.6mm大直径焊丝开展焊接性能试验。

通过对Φ1.2mm焊丝
和Φ1.6mm大直径焊丝试验、分析比较，提出Φ1.6mm大直径焊丝应用于铁路货
车车体钢结构焊接性能适用性，实现提升铁路货车整体生产效率的目标。

关键词：大直径焊丝焊接性能试验效率
1 前言
铁路货车通用车型的车体基本为焊接钢结构，由多种型钢与钢板焊接形成箱
形结构或桁架结构，焊接作业量大，因此焊接效率是决定车辆生产效率的重要因素。

2 现状及目标
目前铁路货车制造均以碳钢焊接为主，碳钢类型主要为5mm至12mm的耐候
钢板型材；焊缝形式以角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝为主。

现用Φ1.2mm焊丝的
焊接效率相对较低，有必要开展Φ1.6mm大直径焊丝的焊接试验，并在X70生产
中试用，与Φ1.2mm焊丝进行比较分析，实现提升铁路货车车体制造焊接效率的
目标。

3 焊接试验
3.1准备工作
3.1.1 电焊工要求
电焊工具有特种作业证，有3年以上气体保护焊接经验，技能等级达到技师。

3.1.2 焊接试样制备
制备焊接试样，对接焊缝的坡口为V型,角度为65°±2°，钢板材质为Q450NQR1，明细见表1。

表1 焊接试样
3.1.3 焊材及设备
焊丝型号为TH550-NQ-Ⅱ，直径为1.2mm和1.6mm两种。

电焊机规格为650型，配置500A的焊枪、水冷系统及相应的送丝管、导电嘴。

3.2 φ1.6mm焊丝的焊接工艺评定
焊接工艺评定的依据为ISO 15614-1（金属材料焊接工艺规程和评定－焊接工艺试验第1部分：钢的电弧焊和气焊与镍及镍合金的电弧焊）。

φ1.2mm焊丝的焊接为常规焊接，已长期应用于铁路货车焊接，不再重复进行焊接工艺评定，只需要做φ1.6mm焊丝的焊接工艺评定，试样厚度为8mm，焊缝形式为对接焊缝和角接焊缝。

焊接参数：电流360A-380A，电压32V-34V,气体流量20L/min。

3.2.1评定项目
对接焊缝评定项目：磁粉探伤、超声波探伤、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验及宏观金相。

角接焊缝评定项目：磁粉探伤、硬度试验及宏观金相。

3.2.2 焊接试样分析
各焊接试样磁粉探伤焊缝表面无裂纹，超声波探伤焊缝内部无夹渣、气孔及未熔合等缺陷，都为合格。

焊缝的试验数据统计如表2所示。

表2 焊缝的试验数据
焊接工艺评定结论：对接焊缝和角接焊缝的各项试验值都符合标准ISO 15614-1的规定，评定结论为合格。

3.3 φ1.6mm焊丝试板焊接性能试验
通过工艺评定，φ1.6mm焊丝具有良好的焊接性能，为了适应铁路货
车不同厚度规格的对接、角接焊接性能要求，进一步开展不同接头形式、不同厚
度规格试板焊接试验。

3.3.1 对接焊缝
板厚分别为4mm、6mm板、8mm厚。

从焊接过程及试样焊接质量分析，采用大
直径焊丝焊接时，较薄的板（4mm、6mm）易产生烧穿及焊瘤缺陷、焊缝成型差、
断弧等现象，且焊接速度不易控制，见图1；而较厚的板（8mm）则焊缝成形良好，融合性较好，焊接过程中无断弧现象，见图2。

图1 6mm焊接效果图图2 8mm焊
接效果图
结论：4mm、6mm厚度的板对接焊的焊接性能差，易产生烧穿及焊瘤等缺陷，
因此不适用。

8mm厚度的板对接焊的焊接性能较好，焊缝成形良好，适用性较好。

3.3.2 角接焊缝
板厚分别为4mm、6mm、8mm。

焊接电流360A，焊脚大小为⊿5mm。

从焊接表
面质量分析，采用大直径焊丝焊接时，4mm板易产生烧穿、焊瘤等质量缺陷，焊
接性能差；6mm板焊缝成形较好，焊接基本无断弧、烧穿等现象，与Φ1.2mm焊
接效果相似，有一定的飞溅产生，但操作控制较难，总体焊接性能一般；见图3。

8mm板焊缝成形良好，有相对较多的飞溅产生，焊接过程稳定，再引弧性能较好，焊接性能良好，见图4。

图3 焊缝成形较好，较难控制图4 焊接状况：
焊缝成形良好，飞溅较多
综上所述，Φ1.6mm的焊丝可适用于板厚为6mm及以上的角接焊接和8mm及
以上的对接焊接，但硬度较大，电焊工不便操作，不适用于手工焊接，具体适用
范围见表3。

表3 φ1.6mm焊丝的焊接适用范围
3.4 焊接效率分析
3.4.1 φ1.6mm焊丝的焊接速度
分别焊接了3块1500mm长的角接焊缝，焊脚⊿5mm。

焊缝成形良好，无裂纹、气孔及咬边等缺陷，但飞溅较多，焊接速度平均为395mm/min，见图5。

图5 φ1.6mm焊丝角焊接
3.4.2 φ1.2mm焊丝的焊接速度
焊接参数：电流260A-280A，电压24V-26V,气体流量20L/min。

分别焊接了3块1500mm长的角接焊缝，焊脚⊿5mm。

焊缝成形良好，无裂纹、气孔及咬边等缺陷，飞溅较少，焊接速度平均为350mm/min，见图6。

图6 φ1.2mm焊丝角焊接
结论：φ1.6mm焊丝的平均焊接速度可提高12.8%。

4 Φ1.6mm焊丝应用于X70型车焊接试验
试验工序有：中梁上盖板及下盖板自动焊接；大横梁自动焊接，焊接参数与前面试验相同，焊接速度为（380mm/min～405mm/min），共焊接了10辆车的零部件，试验结果如下：
4.1 焊缝成形良好，无裂纹、气孔及咬边等缺陷，飞溅适中。

4.2 适用于板厚≥8mm的对接或角接焊的自动化焊接。

4.3 与φ1.2mm焊丝相比焊接效率可提高约12%。

试验过程效果见图7、图8。

图7 X70盖板自动化焊图8 大横梁小车自动焊接
5 应用于X70、 C70E型车焊接性能分析
从上述工艺试验分析，Φ1.6mm焊丝应用于铁路货车焊接须满足两个条件：一是板厚≥8mm的对接或角接焊；二是需要具备自动焊条件。

通过分析对比，新造铁路货车以下部位制造可满足条件并推广应用：
5.1 枕梁、大横梁自动化焊接工位。

5.2 X70、NX70、NX70A型车的中梁上、下盖板自动化焊接工位。

【1】《X70型集装箱专用平车技术条件(暂行)》 ECH132JT 中车齐齐哈尔车辆有限公司
【2】 ISO 15614-1（金属材料焊接工艺规程和评定－焊接工艺试验第1部分：钢的电弧焊和气焊与镍及镍合金的电弧焊）
【3】《铁道货车通用技术条件》 GB/T 5600-2018。