制造技術DJl型機車主變壓器油箱蓋焊接填充材料的選擇劉海濤（株洲電力機車廠，湖南株洲程中同種材質焊接與異種材質焊接時填充材料的選擇進行了分析。

　　DJ1型機車主變壓器的油箱蓋涉及到不銹鋼與不銹鋼、不銹鋼與低合金鋼等多種組合的焊接。由于不銹鋼焊接容易產生晶間腐蝕、裂紋等缺陷，因此，如何選擇不銹鋼的焊接填充材料以保證焊縫的焊接質量，成為DJ1型機車主變壓器油箱蓋制造的關鍵因素。

　　1焊接性分析變壓器油箱蓋主要由蓋板、觀測口安裝法蘭、端子安裝板及筋板等幾部分組成，其中蓋板和筋板的材質為S355J2G1WC，觀測口安裝法蘭和端子安裝板的材10.觀測口安裝法蘭自身的組焊屬于同種材質的焊接，觀測口安裝法蘭、端子安裝板與蓋板及筋板的焊接屬于X5CrNi1810與S355J2G1WC間異種材質之間的焊接。

　　鋼，它們的主要化學成份見表1. X5CrNi1810奧氏體不銹鋼與同種材質焊接時其表1母材主要化學成份（）主要問題是晶間腐蝕和焊接熱裂紋。

　　在奧氏體不銹鋼中，提高耐腐蝕性的主要合金元素是Cr，當含Cr量大于12時即可獲得良好的耐腐蝕性能。焊接奧氏體不銹鋼時，若焊縫金屬中含有過多的碳則會在晶界形成CC），從而會因晶界貧鉻而產生晶間腐蝕。因此，從防止晶間腐蝕的角度出發(fā)，焊接填充材料中的含碳應盡量低一些。

　　奧氏體不銹鋼的焊縫在結晶后期，由于低熔點共晶物形成的液態(tài)薄膜削弱了晶粒間的聯(lián)結，焊接時在焊接應力的作用下使焊縫沿低熔點共晶物形成的液態(tài)薄膜處開裂。工藝上防止焊縫產生熱裂紋的主要措施是以舍夫勒焊縫組織圖為依據，通過焊接填充材料的合金過渡來調整焊縫金屬的鉻當量和鎳當量，使奧氏體焊縫中產生一定量的鐵素體，以破壞液態(tài)薄膜的連續(xù)性，從而提高焊縫的抗熱裂性能。

　　10與S355J2G10C間的焊接為異種材質之間的焊接。由于這兩種材質的化學成份差異甚大，在一定的熔合比下，焊縫金屬的鉻當量和鎳當量會大大降低。由舍夫勒焊縫組織圖可知，當鉻當量和鎳當量較低時，其組織中會產生脆硬的馬氏體組織。同時，由于奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為低合金鋼的1.5倍，焊接時會產生很大的焊接應力，馬氏體組織的出現(xiàn)很容易使焊縫產生裂紋。工藝上避免焊接應力產生裂紋的主要措施是通過選用合適的焊接填充材料來調整焊縫的鉻當量和鎳當量，從而控制焊縫的組織，保證焊縫的塑性、韌性及抗裂性。

　　2焊接填充材料的選擇2.1同種材質焊接填充材料選擇在DJ1型機車主變壓器油箱蓋觀測口安裝法蘭的組焊過程中，選用了OK16.12作為焊接填充材料。OK16.12為MIG焊用超低碳不銹鋼焊絲，主要用于焊接耐蝕鋼，其化學成份見表2.表2填充材料主要化學成份（％）油箱蓋觀測口安裝法蘭組焊時對接接頭的坡口為60*，在半自動氣體保護焊條件下根部焊縫的熔合比約為40%.同種材質焊接焊縫的化學成份計算式為：素的含量；B為焊絲中合金元素的含量。

　　當采用OK16.12作為填充材料時，根據和表2進行計算，焊縫金屬中各合金元素的化學成份約為：C0.03%，Si焊縫金屬的鉻當量（％）和鎳當量（％）按下式進行計算：因此，焊縫的鉻當量（M）和鎳當量（M）為：由可知，當選用OK16.12為填充材料時，其焊縫鉻當量和鎳當量位于P1點，焊縫組織為奧氏體加5M~10%的鐵素體，可有效的提高焊縫的抗熱裂性能。

　　同時，由于OK16.12焊絲為超低碳焊絲，焊后焊縫金屬的含碳量約為0.03%，其含碳量基本控制在碳在鋼中的溶解度范圍內，能有效地防止產生Cr2+C6.因此，焊縫具有良好的抗晶間腐蝕性能。

　　2.2異種材質焊接填充材料的選擇在油箱蓋觀測口安裝法蘭、出線板與蓋板及各筋板的焊接過程中，我們選用了OK16.95作為焊接填充材料。OK16.95為MIG焊接用高錳系不銹鋼焊絲，組織為純奧氏體，主要用于焊接異種鋼，OK16.95焊絲的化學成份見表2.觀測口安裝法蘭、出線板與蓋板及各筋板的焊縫均為角焊縫，在半自動氣體保護焊條件下焊縫的熔合比約為30%.由于兩種母材的導熱系數(shù)不同，兩種母材的熔合量也不相同，低合金鋼的S355J2G10C約占40%，不銹鋼X5CrNi1810約占60%.異種材質焊接焊縫的化學成份計算式為：10合金元素的含量；B為焊絲中合金元素的含量。

　　當采用OK16.95作為填充材料時，根據表2銅質與鐵質滑塊自身的磨耗量比較（mm）硅黃銅鐵（曰）銅（C型）鐵（D型）的摩擦關系。從對接觸軌的磨損量來看，同一試塊在不同車速情況下不同，高速時對接觸軌的磨損要大于低速時的磨損。在車速相同的情況下，新配方D型鐵滑塊對接觸軌的磨損量比較小，日制鐵滑塊稍大，C型銅滑塊對接觸軌的磨損是日制鐵滑塊對接觸軌磨損的兩倍，是D型鐵滑塊對接觸軌磨損的5倍。所以從試驗可以看出，C型銅滑塊對接觸軌的磨損太大而不宜采用，兩種鐵滑塊對接觸軌磨耗較小，可考慮使用。

　　從滑塊自身的磨損量考慮，同一試塊在不同車速情況下自身的磨耗情況不同，高速時的磨損要大于低速時。在車速相同的情況下，C型銅滑塊自身的磨損量比較小，新配方D型鐵滑塊磨損稍大，日制鐵滑塊和硅黃銅滑塊的磨損量要明顯大于前兩種。因此從滑塊自身的磨損量考慮，選用C型銅滑塊和新配方D型鐵滑塊比較合適。

　　綜合對兩種試驗結果的分析，我們認為選用新配方D型鐵滑塊與目前北京地鐵車輛用硅黃銅滑塊進行車載對比試驗比較合適。

　　4車載對比試驗畢竟試驗室試驗的結果不能代表實際使用效果，所以我們從2002年9月至12月在北京地鐵運營公司車輛二公司，將D型石墨組織鑄鐵配方的鐵質滑塊安裝在T101，T102兩組車上，與現(xiàn)有的硅黃銅滑塊進行比較試驗，同時檢查其導電性能。根據試驗要求，首先于9月4日在T101車組上安裝一種進行試驗，然后10月10日在T102車組上擴大試驗。通過兩個月的初步試驗可以得出如下結果：D型鐵質滑塊的導電性能與硅黃銅滑塊基本相同，能夠滿足車輛的使用要求。

　　D型鐵質滑塊的磨耗性能優(yōu)于硅黃銅滑塊，平均磨耗量為硅黃銅滑塊的503.目前，在車載試驗的基礎上，2003年在北京地鐵兩個車輛公司的部分車輛上進行了為期一年的批量擴大試驗，同年年底對試驗進行驗收，驗收組的結論為D型鐵質滑塊的磨耗性能明顯優(yōu)于硅黃銅滑塊，平均壽命約為硅黃銅滑塊的兩倍。

　　5結論針對北京地鐵車輛受流器銅質滑塊耐磨性差的實際情況，我們利用自制的專用摩擦試驗機對幾種可能的受流器滑塊試塊進行了試驗室試驗，通過對試驗結果的分析，從中篩選出了對接觸軌磨耗小且本身較耐磨的D型石墨鑄鐵材料，經車載試驗和批量擴大試驗證明其使用效果良好，將在北京地鐵全面推廣。