如何提高城轨车牵枕连接焊缝通过率

如何提高城轨车牵枕连接焊缝通过率

王然 林旭东 李志强

中国中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062

引言：

城铁底架工序一直以来是车体制造中的主要环节，无论从组对精度、焊接质量都要求严格，铝合金材质本身属于疏松多孔性材质，对焊接工艺要求高。焊缝多出现气孔、未熔合、裂纹、咬边等焊接缺陷，在RT检测时反映到胶片上的缺陷，需要定位返修并重新修补焊接。从新修复后如果缺陷未达到质检标准要求，还要继续修复。反复修补会降低焊缝强度，多次修补后工件报废。焊接质量不达标，直接影响生产制造成本，部件的安全使用性能。

关键词：

预热温度坡口处理打底焊操作层间处理盖面层数焊后处理

预热温度对焊接质量的影响。

铝合金MIG焊，电弧温度是有限的，由于材质本身熔点低，散热速度快，在焊接大厚度板时，电弧周边及热影响区温升速度快，在远端冷金属部分会阻碍熔化金属膨胀和收缩，在焊后会产生热裂纹，虽然X射线探伤对纵向裂纹不太敏感，但在胶片上呈现出来光亮的线，在判断缺陷时，很容易判断出，返修率高。焊前预热是在焊缝周边成区域加热，材质本身疏松多孔，会在室温情况下存水份，通过加热蒸发水分，也可以减少气孔的产生。

工艺要求焊前预热温度为90-120°C。底架牵枕连接焊缝为15mm，操作时焊前预热为100°C。

焊前对焊缝坡口的处理

由于城轨车料件公差区域较宽，组对精度很难保证标准。也可能点固过程中产生了焊接收缩变形，导致坡口宽窄不一。电弧如果直接作用在这样的坡口上，会使不同区域产生未熔透。所以我们焊前要对坡口进行细致的机械修磨处理。所用工具为风铣刀和直磨机以及碗刷机，必要是还需要工业擦布蘸酒精进行擦拭坡口及近表面。

修磨加工时，我们需要保证根部间隙3-4mm。坡口钝边厚度为0mm。坡口不能修出弧度，以免电弧作用不到坡口根部。





打底焊操作：

打底焊是决定探伤后胶片质量的关键环节。电弧作用位置分三个部分，分为两个坡口尖端和背板凹槽。在根部间隙3-4mm，坡口没有钝边时，电流选用165-170A，电感调至-0.5-0，电弧调至中等长度，采用停顿的焊接手法，均匀焊接，焊至组对上下存在间隙的位置，适当降低电流，通过危险区域，再将电流调大。从引弧板上起弧，收弧板上熄灭电弧。在焊接过程中，电弧是媒介、一种可控的因素，在电弧产生的熔池前端，会留下可控观察的光亮区域，气孔和夹杂出现时，需要停枪，然后用风动工具将此部分去除。起弧焊接时，起弧位置要在没出现缺陷的焊缝上开始，在出现缺陷的位置稍作停顿，必须要保证熔合良好在继续向前焊接。焊前清理时可能会在垫板夹缝内夹杂碗刷刺，焊前采用压缩风吹干净，它的存在，我们很难发现，所以要细致对待。

层间处理以及焊接方法：

我们在坡口深度已定，打底焊完了后，应该预先设定好焊接层数，比如说：4层12道。焊接的最终目的是保证焊缝与母材区域熔合良好，并保证焊缝强度、以及有效的横截面积。焊枪角度，层数，就显得尤为重要。

由于每层都在控制温度，所以风动工具不能在焊接完上一层后直接对焊缝进行修磨，由于铝合金焊后温度略高，风动碗刷机会在焊缝表面打出一层类似于油脂的东西，所以不能在焊后直接打磨，那层膜会阻碍电弧热量有效的作用于坡口，阻碍熔化金属过渡，产生焊接缺陷。缺陷类型包括：未熔合、气孔、线性裂纹等。

焊接规范的使用，打底焊完后，填充焊部分要调大参数。电流：225A，弧长：+0.2，电感：0；以上参数为参考区域、可调整。焊接每一层时，手法略带一点小圈，目的是为保证熔合良好，焊接速度不能太快，确保良好的热输入量。适当填加焊接手法会将电弧区域热量分散，作用区域变宽，起到搅拌作用。

盖面焊操作：

盖面焊为此焊缝的点睛之笔，盖面焊要均匀运枪，电流：240-250A，弧长中等长度，电感+0.5左右。盖面焊是给人最直观的效果，来判定焊缝的好坏，以及规范运用是否合理。在RT检测时，虽然对盖面焊质量没有太高标准，但焊接波纹均匀的情况下，会减少焊缝表面气孔、咬边、夹渣等缺陷的产生。也会间接体现出焊工个人素质。



如上图所示：

盖面焊层数为三层，每单道焊缝熔合线清晰明了，电弧清洁区域宽窄一致。

焊后处理：

焊后处理，既是将起收弧出进行机械切割去除！焊前我们使用的引、收弧板，目的是将起弧和收弧的缺陷拉出焊缝外侧，焊接结束进行手动去除。我们在满足焊缝整条长度为1090mm时，还要去除20-30mm，因为起枪焊接时气体供应有个过程，焊枪角度可能过于垂直焊缝。焊接收尾部分，由于体力和视觉受限，会导致焊枪角度过大，气体保护不到位等等。焊后处理，也就是去除缺陷的过程。



我们从上图看见胶片的起始端有长约5mm的黑线，经专业判定为根部裂纹或者是根部未熔合。返修过程费时费力，需要通过去除背面垫板，再重新拍照。如果缺陷依旧存在，则要求重新刨焊后再重新拍照。整个过程会需要3-4小时。我们用机械切割出圆弧，将缺陷全部去除，这样就能确保整个焊缝超高的通过率。

结束语：

城铁车牵枕焊缝在生产制造多年间，一直是一个公认的难题。在从业期间，与焊接质量管控部门沟通、相互学习，总结出整个焊接操作过程中每一步易出现的问题，并逐一解决完善，从近400台车抽检结果看，利用上述方法操作，实现焊缝一次交检合格率100%。疏通了整个工序流程，提高了焊接产品质量。

参考文献： 1.《铝及铝合金焊接》

2.《金属学与热处理》