非永久性衬垫在不锈钢焊接中的应用
非永久性衬垫在货车车体薄板不锈钢焊接中的应用
摘 要 出口澳洲塔铁项目的水泥车，煤漏上体及矿石车
上体采用板厚3-4mm T4003不锈钢板全焊透结构，焊接工艺人员使用非永久性衬垫， ER308LSi-G焊材进行试验，实现单面焊双面成型，通过宏观金相分析、拉伸和弯曲试验，可达到工艺质量要求，并应用到实际现车生产中。
关键词 不锈钢T4003 非永久性衬垫 ER308LSi-G焊材
单面焊双面成型
引言：2012年10月，沈车公司同澳大利亚塔斯马尼亚铁路公司成功地签订了四种车型208辆铁路货车整车出口项目合同。 其中采用不锈钢上体有3种车型共89辆，其设计是完全按照澳方技术规范要求设计，其焊接制造工艺也须完全按照AS1554系列焊接标准执行，水泥车和煤炭漏斗车端、侧墙均采用3-4mm不锈
钢全焊透结构。由于不锈钢材质对焊接热输入要求非常高，若采用双面焊则对板材塑性、韧性影响很大，而且会出现严重的焊接变形；同时，双面焊需反面焊工装，并且背面焊缝需清理后方能施焊，增加工人的劳动强度，生产效率难以提高。基于上述情况，我们进行了工艺性分析，做了相应的焊接工艺评定。使用非永久性衬垫，采用单面焊双面成型技术，达到了工艺质量要求。仅此一项，不仅节省了20多万元的反面焊工装费用，而且节约了场地；同时节省一半的工时和焊材。
公司塔铁项目的试制水泥车和煤漏车端墙、侧墙均采用3mm不锈钢T4003全焊透结构，T4003作为TCS345的改正型钢种，其化学成分如下表1。
表1 化学成分 （wt%）
由于不锈钢材质对焊接热输入要求非常高，若采用双面焊则对板材塑性、韧性影响很大，而且会出现严重的焊接变形；同时，双面焊需反面焊工装，并且背面焊缝需清理后方能施焊，增加劳动强度，生产率得不到提高，基于上述情况，做出工艺性分析，进行相应的焊接工艺评定，母材采用与实际等厚的不锈钢材料，陶瓷衬垫作为非永久性衬垫，ER308LSi-G焊材，自动焊进行试验。
一、试验材料和焊接方法
试验所用材料3mm厚T4003不锈钢，焊材为ER308LSi-G实心焊丝，焊接方式为自动熔化极气体保护焊进行试验，保护气体为97%Ar和3%CO2，试板尺寸为350*300*3mm，现场温度＞10℃，焊接设备为松下TD-350AG2+焊接小车。一种采用陶瓷衬
垫，另一种不加陶瓷衬垫进行对比试验，陶瓷衬垫规格为TDQ1-N平面衬垫，将试板焊缝中心两侧20mm范围清理油污等污染物，组对点焊，剥去衬垫两侧防粘纸条，将其正面中心线对准焊缝中线将铝箔粘贴在焊缝两侧，注意勿产生气泡和褶皱，粘贴牢固后，进行自动焊接，焊后清理飞溅和衬垫。
焊材化学成分、焊接坡口准备、衬垫情况和焊接工艺参数参见下列各表。
wt%）
表3 焊接坡口准备（图）
表4 衬垫情况
陶瓷衬垫 试验现场
未加陶瓷衬垫背透情况 加衬垫背透情况
表5 焊接工艺参数
二.、焊缝接头试验内容
焊后对加陶瓷衬垫试件进行目视检测达到合格等级后沿试件横向取样，进行拉伸、弯曲试验以及宏观金相分析。
试板表面无缺陷
2.1渗透探伤 标准：ISO3452-1 检测结果：合格
2.2 拉伸试验 温度： 20℃ 要求值：≥480N/mm2
2.3 弯曲试验 试验标准： ISO5173
2.4 宏观金相试验 标准：ISO 17639 ISO 5817-B
三.试验结果和讨论
通过上述试验可以得出以下结论：
(1)加衬垫的试板背透情况良好，较未加衬垫的试板焊缝平滑，实现单面焊双面成型，省去了反面焊工装，背面不再需要修磨，节省工序，降低劳动成本。
(2) 渗透探伤结果表明，试件无缺陷，满足要求。 (3) 在室温条件下，抗拉强度高于要求值，表明焊接接头的性能优于母材的力学性能，接头的强度和塑性可满足实际使用要求。
(4) 弯曲试验结果可以看出，其侧弯的弯曲角均为180°，达到评定标准，接头具有良好的弯曲性能。
(5) 宏观金相试验表明焊缝熔合良好，母材和热影响区没有异常。
综上所述，使用ER309LSi-G实心焊丝作为焊材，背面粘贴非永久性衬垫，实现单面焊双面成型，焊接接头经过检验，达到标准，符合工艺要求，实际中可以参考本试验的焊接工艺参数进行生产。