许理 朱伟 戴忠诚 周成候 孟宪伟 渐春光 陈菲 张洪逵

不锈钢地铁车体TIG自动焊应用研究

许理 朱伟 戴忠诚 周成候 孟宪伟 渐春光 陈菲 张洪逵

采用TIG自动焊技术研究了不锈钢地铁车辆用X2CrNiN18-7薄板的焊接工艺。结果表明：在选用合适的焊接参数条件下，焊缝不仅外观成形美观、焊接变形小，而且接头横截面也显示接头熔合良好，无不良焊接缺陷。

1. 概述

目前不锈钢车体制造常用焊接方法有MAG焊、电阻点焊和缝焊等，然而却不适合焊接较薄且长直的密封性较高工件。TIG焊又称钨极氩弧焊，是一种非熔化极惰性气体保护焊，该焊接方法不仅操作简单灵活，而且热量集中、熔深好、接头质量可靠，因此常用来焊缝缺陷修补及根部打底焊，但其生产效率较低。

TIG自动焊是建立在TIG焊基础上的一种高效高质焊接方法，不仅能实现自动化焊接操作，焊接过程中热输入量稳定，而且焊缝成形美观、质量可靠，特别适合于难焊接的不锈钢薄板且长直工件。

因此，本文就以我公司某不锈钢地铁项目为依托，选用与项目生产中车顶和底架波纹板大部件同材质的X2CrNiN18－7不锈钢薄板为试验材料，尝试探索其TIG自动焊焊接工艺，期望为后续车辆生产提供理论依据和工艺保障。

2. 试验条件

试验材料选用不锈钢地铁车辆用X2CrNiN18—7奥氏体不锈钢板材，供货状态为冷轧态，规格有0.8（1.0、3.0）mm×150mm×350mm三种，填充焊丝牌号E R 3 0 8 L S i，φ0.8mm。焊接接头形式设计为搭接，焊前试板待焊区用丙酮溶液擦洗干净，然后用F钳将其固定在带有铜垫块的工装上，试验材料化学成分如表1所示。

焊接设备采用龙门双臂IGM焊接机器人，焊机为Fronius Trans Tig 4000，直流正接。试验焊枪磁嘴φ8m m，钨极材质WC20、φ3.2mm，保护气体采用95%Ar和5%H2的氩氢混合气。试验不同板厚组合TIG自动焊焊接参数如表2所示。工艺试验完

成后，沿垂直焊接方向截取少许宏观试样，经砂轮机粗磨及砂纸精磨后，在体积比1:3的硝酸和盐酸混合液（俗称“王水”）中腐蚀，然后用低倍放大镜进行观察，部分试样还采用金相显微镜作进一步观察。

表1 试验材料化学成分（质量分数） （%）

3. 试验结果

（1）宏观形貌 不同板厚组合TIG自动焊焊缝接头宏观形貌如图1所示。显然可见，在本工作试验采取的焊接参数条件下，三种板厚组合焊缝接头外观均成形良好，未见焊接不良缺陷。焊缝正面均呈现出TIG焊常见的金黄色，表明焊接过程中气体保护良好；焊缝背面清晰可见焊接热痕迹，但未见过不锈钢薄板MAG焊焊后背面常见的过烧或烧穿现象。

（2）横截面形貌 图2为图1三种板厚组合TIG自动焊焊缝接头横截面照片。从图2可以看出，三种不同板厚组合TIG自动焊焊缝接头横截面均熔合良好，未见根部熔合不良等焊接缺陷。

（3）金相组织 为进一步观察TIG自动焊焊接头微观结构，选取板厚组合为1mm+1mm的焊接头横截面试样在金相显微电镜下作进一步观察，如图3所示。母材区为典型的奥氏体组织；焊缝区为奥氏体加铁素体的混合组织，但铁素体含量较少；熔合区可见清晰熔合界线。

4. 结语

本文探索研究了不锈钢地铁车体波纹板大部件用X2CrNiN18—7薄板的TIG自动焊搭接焊接工艺。结果表明，在选用合适的焊接工艺条件下，TIG自动焊焊缝不仅外观成形美观、焊接变形较小，而且接头焊接质量可靠。因此为后续项目生产中该工艺的应用奠定了基础。

表2 不同板厚组合TIG自动焊焊接参数

图1 不同板厚组合TIG自动焊接头宏观形貌

图2 TIG自动焊焊逢接头横截面照片

图3 焊缝接头区金相组织照片

许理等，南车南京浦镇车辆有限公司。