车架是内燃机车承载的重要组成部分,它是由钢结构件焊接而成的。由于焊接过程的特殊性,焊接质量的好坏直接影响到机车的运行安全,因此,研究车架焊接的可靠性对于行车安全有着非常重要的意义。本文采用熔化极药芯焊丝活性气体保护焊(FCAW)的焊接方法,分别在两种预定经验焊接参数条件下,进行两组Q420E-12mm平板对接焊接试件的制作。借助SYSWELD有限元分析软件,从温度场、应力场、应变场和变形情况等方面,分析比较了两种焊接参数下的特征点温度曲线差异、等效残余应力分布差异以及塑性应变大小差异,最后优选出一组焊接工艺参数。从Q420E-12mm平板对接焊缝的系列试验(宏观金相、宏观硬度试验、低温冲击试验、断裂试验)中对所选参数的合理性进行分析验证。试验表明该参数可用于指导车架的焊接作业。依据疲劳试验标准GB/T 3075-2008,分别进行了母材和焊缝的疲劳试验研究,得出母材与焊缝的疲劳极限值分别为155MPa和110MPa。从金相结果对比,发现疲劳试验过程中断裂位置多在母材和热影响区,焊缝中的气孔和夹渣缺陷是疲劳源,造成疲劳性能的下降。提出应进一步控制母材的成分及微观组织的均匀度,从而改善焊缝质量。