卫星天线转向架的焊接试验及工艺
上海重型机器厂有限公司
（200245）
李荣涛
王
杲
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摘要：本文阐述焊接试验及数据表明在焊接工艺中，采用普通高强结构钢焊条，通过控制焊接线能量，能够获得良好的焊缝机械性能。解决了特高强度钢板的焊缝强度要求高的难题，实现了卫星天线转向架的焊接
关键词：特高强度钢板
普通高强结构钢焊条
欠匹配
卫星天线转向架是军工产品，主体结构并不复杂，但有刚性要求，在使用过程中，应变形小，焊缝不易开裂。钢板应有很高的强度与很好的可焊性。故采用了从瑞典进口的瑞典钢板公司生产的Domex系列特高强度钢板，牌号为Domex700MCD。
Domex特高强度冷成形钢是按照EN10149-2欧洲标准生产,钢板必须用计算机严格控制的现代化工厂中生产。在低碳和一定锰含量的条件下，加入微量合金元素如铌、钛等细化晶粒，以及超纯净钢水提供的良好冶金条件，决定了钢的最终性能。与普通高强度热轧冷成形钢比较，Domex高强度钢具有更高的铌、钛及钒等合金化元素。主要应用为卡车底盘、移动式起重机和建筑工程机械。很好地满足了卫星天线转向架的性能要求。
由于卫星转向架采用了Domex特高强度冷成形钢板，所以焊前必须进行焊接工艺评定试验。此类钢为低合金钢型。碳当量一般在3.5-4.4范围内.有很好的可焊性,可用气保护焊,手工电弧焊等常用方法焊接。但在焊接材料选用上不同于已往模式，现采用欠匹配,
既选用的焊材强度略低于母材强度。对于3-8mm厚的板，在摄氏零度以上焊接不需要预热和缓冷。
根据转向架的钢板材料与结构特点采用两种形式进行工艺评定试验：一种是对接坡口形式；一种是角接的坡口形式。如图：
1．所需试板牌号与规格：Domex700MCD，
1．1钢板的化学成份：
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Al |
Nb |
V |
Ti |
|
≤0.12 |
≤0.10 |
≤2.10 |
≤0.025 |
≤0.010 |
≤0.015 |
≤0.09 |
≤0.20 |
≤0.15 |
1．2钢板的机械性能：
|
项目 |
σs MPa |
σb MPa |
δ5 % |
Akv J |
|
值 |
700 |
750-950 |
10 |
36 |
2．所需焊材的牌号与规格：J707，φ4
2．1焊缝金属化学成份（%）：
|
元素 |
C |
Mn |
Si |
Mo |
S |
p |
|
值 |
0．073 |
1．68 |
0．54 |
0．40 |
0．011 |
0．018 |
2．2焊缝金属机械性能：
|
项目 |
σb MPa |
σs MPa |
δ5 % |
Akv J |
|
值 |
722 |
615 |
18.6 |
36 |
3．焊接工艺
3.1装点试板，试板一预留5°反变形。
3.2采用手工焊，直流反接（DC/RP）。
3.3尽可能采用小电流、短弧操作，不摆动。J707，φ4mm。焊前须经350℃烘焙1小时。I=150-170A、U=23-27v、V=260mm/min。
3.4控制层间温度≤250℃。
3.5逐层分道焊满坡口。
3.6试板一反面砂轮或气刨清根。
3.7打磨焊道表面，打印记。
3.8试板一探伤PT、RT。试板二探伤PT。
4．试板解剖
5 检验项目
5．1焊接接头拉伸，标准GB/T2651-89，共2件，合格标准σb≥630MPa。
5．2冲击试验，试验标准GB/T2650-89，规格5*10*55，每组3件。试验温度-20℃，验收结果Akv≥14J。
5．2．1焊缝冲击，缺口在焊缝中心取样。
5．2．2热区冲击，缺口在距熔合线1mm母材处取样。
5．3弯曲试验标准GB/T2653-89。规格8*30*150面、背弯各1件，弯曲直径D=3a、弯曲角度α=100°。
5．4宏观检查，2件，验收标准JB/T6963-93，焊缝有无裂纹、夹渣等焊接缺陷。
5．5无损检查PT，按JB/T6062-92、RT按GB/T3323-87，Ⅱ级合格。
5.6试验结果
|
σs MPa |
σb MPa |
Akv-20℃ J |
弯曲 D=3a,α=100° |
|
606 649 |
711 747 |
20
44 39(热区) 52
72 66(焊缝) |
面弯、背弯各1件全无裂纹 |
6．转向架的焊接
6.1焊工在焊前应多次练习，确保焊缝质量，焊接过程中不要产生气孔，混入夹渣。
6.2为了焊缝获得高的硬度，强度和低温韧性，保证焊透但不要输入过高的热量，焊接规范I=150-170A、U=23-27v、V=260mm/min。热输入Q=（UI/V）（60/1000）KJ/mm,以0.7-1.0为宜.
6.3焊接材料采用欠匹配，采用J707焊条。强度可低于母材50-70
MPa
7．试验数据分析
采用国产普通高强结构钢J707焊条，σb≥630MPa。由于在焊接工艺上采用小规范，操作过程中严格控制热输入，获得很好的机械性能，σb为711~747MPa强度略低于母材750MPa，而冲击韧性Akv-20℃高于母材，弯曲试
验也都合格。成功满足了瑞典进口的瑞典钢板公司生产的Domex700MCD特高强度钢板的性能要求。
8．结论
通过以上两项试验，很好地覆盖了产品所采用的焊接结构形式，试验数据，也证明了所采用的焊接工艺方法是能够保证产品的焊接质量。采用国产普通高强结构钢J707焊条，由于利用小规范，只要严格控制热输入，可获得很好的机械性能。成功地对Domex700MCD特高强度钢板进行了焊接。从而使产品具有很好的刚性与韧性。在满足产品探伤要求的同时，也满足了产品性能要求。在卫星天线转向架同类产品中得到了广泛应用。