制造技术DJl型机车主变压器油箱盖焊接填充材料的选择刘海涛（株洲电力机车厂，湖南株洲程中同种材质焊接与异种材质焊接时填充材料的选择进行了分析。

　　DJ1型机车主变压器的油箱盖涉及到不锈钢与不锈钢、不锈钢与低合金钢等多种组合的焊接。由于不锈钢焊接容易产生晶间腐蚀、裂纹等缺陷，因此，如何选择不锈钢的焊接填充材料以保证焊缝的焊接质量，成为DJ1型机车主变压器油箱盖制造的关键因素。

　　1焊接性分析变压器油箱盖主要由盖板、观测口安装法兰、端子安装板及筋板等几部分组成，其中盖板和筋板的材质为S355J2G1WC，观测口安装法兰和端子安装板的材10.观测口安装法兰自身的组焊属于同种材质的焊接，观测口安装法兰、端子安装板与盖板及筋板的焊接属于X5CrNi1810与S355J2G1WC间异种材质之间的焊接。

　　钢，它们的主要化学成份见表1. X5CrNi1810奥氏体不锈钢与同种材质焊接时其表1母材主要化学成份（）主要问题是晶间腐蚀和焊接热裂纹。

　　在奥氏体不锈钢中，提高耐腐蚀性的主要合金元素是Cr，当含Cr量大于12时即可获得良好的耐腐蚀性能。焊接奥氏体不锈钢时，若焊缝金属中含有过多的碳则会在晶界形成CC），从而会因晶界贫铬而产生晶间腐蚀。因此，从防止晶间腐蚀的角度出发，焊接填充材料中的含碳应尽量低一些。

　　奥氏体不锈钢的焊缝在结晶后期，由于低熔点共晶物形成的液态薄膜削弱了晶粒间的联结，焊接时在焊接应力的作用下使焊缝沿低熔点共晶物形成的液态薄膜处开裂。工艺上防止焊缝产生热裂纹的主要措施是以舍夫勒焊缝组织图为依据，通过焊接填充材料的合金过渡来调整焊缝金属的铬当量和镍当量，使奥氏体焊缝中产生一定量的铁素体，以破坏液态薄膜的连续性，从而提高焊缝的抗热裂性能。

　　10与S355J2G10C间的焊接为异种材质之间的焊接。由于这两种材质的化学成份差异甚大，在一定的熔合比下，焊缝金属的铬当量和镍当量会大大降低。由舍夫勒焊缝组织图可知，当铬当量和镍当量较低时，其组织中会产生脆硬的马氏体组织。同时，由于奥氏体不锈钢的线膨胀系数约为低合金钢的1.5倍，焊接时会产生很大的焊接应力，马氏体组织的出现很容易使焊缝产生裂纹。工艺上避免焊接应力产生裂纹的主要措施是通过选用合适的焊接填充材料来调整焊缝的铬当量和镍当量，从而控制焊缝的组织，保证焊缝的塑性、韧性及抗裂性。

　　2焊接填充材料的选择2.1同种材质焊接填充材料选择在DJ1型机车主变压器油箱盖观测口安装法兰的组焊过程中，选用了OK16.12作为焊接填充材料。OK16.12为MIG焊用超低碳不锈钢焊丝，主要用于焊接耐蚀钢，其化学成份见表2.表2填充材料主要化学成份（％）油箱盖观测口安装法兰组焊时对接接头的坡口为60*，在半自动气体保护焊条件下根部焊缝的熔合比约为40%.同种材质焊接焊缝的化学成份计算式为：素的含量；B为焊丝中合金元素的含量。

　　当采用OK16.12作为填充材料时，根据和表2进行计算，焊缝金属中各合金元素的化学成份约为：C0.03%，Si焊缝金属的铬当量（％）和镍当量（％）按下式进行计算：因此，焊缝的铬当量（M）和镍当量（M）为：由可知，当选用OK16.12为填充材料时，其焊缝铬当量和镍当量位于P1点，焊缝组织为奥氏体加5M~10%的铁素体，可有效的提高焊缝的抗热裂性能。

　　同时，由于OK16.12焊丝为超低碳焊丝，焊后焊缝金属的含碳量约为0.03%，其含碳量基本控制在碳在钢中的溶解度范围内，能有效地防止产生Cr2+C6.因此，焊缝具有良好的抗晶间腐蚀性能。

　　2.2异种材质焊接填充材料的选择在油箱盖观测口安装法兰、出线板与盖板及各筋板的焊接过程中，我们选用了OK16.95作为焊接填充材料。OK16.95为MIG焊接用高锰系不锈钢焊丝，组织为纯奥氏体，主要用于焊接异种钢，OK16.95焊丝的化学成份见表2.观测口安装法兰、出线板与盖板及各筋板的焊缝均为角焊缝，在半自动气体保护焊条件下焊缝的熔合比约为30%.由于两种母材的导热系数不同，两种母材的熔合量也不相同，低合金钢的S355J2G10C约占40%，不锈钢X5CrNi1810约占60%.异种材质焊接焊缝的化学成份计算式为：10合金元素的含量；B为焊丝中合金元素的含量。

　　当采用OK16.95作为填充材料时，根据表2铜质与铁质滑块自身的磨耗量比较（mm）硅黄铜铁（曰）铜（C型）铁（D型）的摩擦关系。从对接触轨的磨损量来看，同一试块在不同车速情况下不同，高速时对接触轨的磨损要大于低速时的磨损。在车速相同的情况下，新配方D型铁滑块对接触轨的磨损量比较小，日制铁滑块稍大，C型铜滑块对接触轨的磨损是日制铁滑块对接触轨磨损的两倍，是D型铁滑块对接触轨磨损的5倍。所以从试验可以看出，C型铜滑块对接触轨的磨损太大而不宜采用，两种铁滑块对接触轨磨耗较小，可考虑使用。

　　从滑块自身的磨损量考虑，同一试块在不同车速情况下自身的磨耗情况不同，高速时的磨损要大于低速时。在车速相同的情况下，C型铜滑块自身的磨损量比较小，新配方D型铁滑块磨损稍大，日制铁滑块和硅黄铜滑块的磨损量要明显大于前两种。因此从滑块自身的磨损量考虑，选用C型铜滑块和新配方D型铁滑块比较合适。

　　综合对两种试验结果的分析，我们认为选用新配方D型铁滑块与目前北京地铁车辆用硅黄铜滑块进行车载对比试验比较合适。

　　4车载对比试验毕竟试验室试验的结果不能代表实际使用效果，所以我们从2002年9月至12月在北京地铁运营公司车辆二公司，将D型石墨组织铸铁配方的铁质滑块安装在T101，T102两组车上，与现有的硅黄铜滑块进行比较试验，同时检查其导电性能。根据试验要求，首先于9月4日在T101车组上安装一种进行试验，然后10月10日在T102车组上扩大试验。通过两个月的初步试验可以得出如下结果：D型铁质滑块的导电性能与硅黄铜滑块基本相同，能够满足车辆的使用要求。

　　D型铁质滑块的磨耗性能优于硅黄铜滑块，平均磨耗量为硅黄铜滑块的503.目前，在车载试验的基础上，2003年在北京地铁两个车辆公司的部分车辆上进行了为期一年的批量扩大试验，同年年底对试验进行验收，验收组的结论为D型铁质滑块的磨耗性能明显优于硅黄铜滑块，平均寿命约为硅黄铜滑块的两倍。

　　5结论针对北京地铁车辆受流器铜质滑块耐磨性差的实际情况，我们利用自制的专用摩擦试验机对几种可能的受流器滑块试块进行了试验室试验，通过对试验结果的分析，从中筛选出了对接触轨磨耗小且本身较耐磨的D型石墨铸铁材料，经车载试验和批量扩大试验证明其使用效果良好，将在北京地铁全面推广。