KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁T型接头焊接改进

KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁T型接头焊接改进

      伍玉祥 蒋帅 曹津 李光伍 肖巧林

中车眉山车辆有限公司    四川眉山  620032

摘要：2023年初，在生产KZ81-GIN石砟漏斗车期间，外方监造要求对中梁下盖板与腹板牵引梁焊缝进行超声波探伤，经超声波探伤后焊缝多数未熔合。本次焊接改进详细分析了石砟漏斗车牵引了T形接头常见焊接缺陷产生的原因，通过改变中梁腹板的坡口形式、调整焊接顺序以及对焊接过程的优化等措施使焊接质量得到改善。

关键词：牵引梁；焊接工艺；质量控制；效率提升

一 前言

石砟漏斗车是一种专用的无盖漏斗车，主要供铁路线路新建、维修时铺设石砟或工矿企业装运散粒货物之用，利用货物自身重力卸货，具有边走边卸和向轨道内、外侧卸砟的功能。底门开启装置采用风力或者人力控制装置的卸货机构，满足快速卸货的要求。本文以出口几内亚石砟漏斗车为研究对象，在分析国内、国外现有石砟漏斗车技术的基础上，以满足业主需求为出发点，分析主要零部件的技术特点、对比其性能的优劣，合理的选取了车辆主要结构、重要零部件的结构形式，完成了新型漏平结构组成、新型端墙结构组成等技术方案和车辆总体技术方案设计。

二  KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁焊接工艺分析

1.焊接材料及力学性能

牵引梁是车体底架部分的核心部件，相当于人体的脊柱,也是车体与下体部分连接的纽带,在整个车箱起到至关重要的作用。KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁母材为Q450NQR1A高强度耐大气腐蚀钢。焊丝采用TH550-NQ-Ⅱ。直径￠1.2mm.

表1 母材化学成分

2.牵引梁生产流程

该牵引梁装配焊接工艺如下:第一步、牵引梁腹板与下盖板组装点焊;第二步、焊接组装好的牵引梁腹板与下盖板。第三步、对焊接好的牵引梁腹板与筋板立板修型;第四步、牵引梁腹板分别与下盖板隔板冲击座组装点焊;第五步、在组装好的下盖板隔板冲击座后加装上心盘点焊;第六步、焊接连接好的下盖板隔板冲击座上心盘。

3.KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁焊接难点及主要焊接缺陷

1. 在KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁腹板与下盖板焊接后,由于腹板处V型坡口过大,造成牵引梁腹板与下盖板处焊接局部变形，导致两牵引梁腹板局部外胀,保证不了中间垫板尺寸,由于质量不过关,采取矫正的方式难度很大,而且效果不明显，达不到工艺要求,生产效率低下，满足不了生产进度要求。

2.为防止下盖板的焊接变形，而增加了临时工艺筋板（如图2）。在进行外侧打低和填充焊道时，由于工艺筋板的阻挡使焊缝不能连续的焊接，筋板处接头增多。打底焊道和填充焊道的接头重合在一起，接头处质量无法控制，导致探伤合格率低。

2. 由于V型坡口较深，填充量大、焊接变形量大（图3所示）。焊丝干伸长度过长，导致焊缝根部未焊透，层间未融合，焊缝内部易产生气孔。

                        图2牵引梁外侧工艺筋板

                          图3角变形示意图

三 焊接工艺调整及方案改进

1. 调整坡口形式

中梁下盖板与腹板牵引梁T型接头的坡口调整为K型坡口。K形坡比V形坡好，在同样厚度下，它能减少熔敷金属填充量，另外，由于焊缝对称，焊件变形比V型坡口形小。减少了焊接和矫正时间，提高了工作效率。

2. 调整焊接顺序

通过对焊接顺序的调整，有效的控制焊接变形。先焊牵引梁内侧的打底焊缝，待两条打底焊缝完成后再进行内侧焊缝盖面的焊接。后焊外侧的焊缝，焊接顺序和内侧一致。又由于K型坡口变形量小，所以很好的解决了下盖板焊接变形上翘的问题。故而取消工艺筋板。工艺筋板取消后外侧焊缝可以一次性焊接完成，避免了接头处的焊接缺陷，提高了探伤合格率。

3. 调整组对间隙

之前下盖板与腹板牵引梁坡口处组对间隙为0-1mm、调整之后为3mm（如图4），以确保根部焊透。定位焊长度40mm、间隔300mm、焊脚尺寸4mm、采用小锯齿型运条方法。

                          图4牵引梁组对间隙

表4下盖板与腹板牵引梁坡口点固焊接规范       

4. 焊接过程优化

先焊内侧打底焊道。中梁下盖板与腹板组对点固焊结束后，在另一个台位旋转90°成平焊位置焊接中梁下盖板与腹板牵引梁坡口内侧焊缝。原焊接打底焊焊缝时在中梁底板侧，施焊时视线受到限制、焊枪角度不正确，并且焊接时摆动方法不正确，造成在中梁腹板侧（坡口侧）焊缝融合不良，而下盖板侧则是铁水淌过去的是造成焊缝根部未融合的原因之一。打底层焊接时采用单面焊双面成型的焊接方法，焊枪应对准坡口根部采用小锯齿型运条方法进行焊接（如图5），当电弧摆动到下盖板处时应稍作停顿，保证与下盖板熔合良好，当电弧摆动到另一侧坡口面时要有0.5-1mm的熔孔出现，如此往复操作。焊工要采用双手持枪，增加焊接过程的稳定性，焊接过程中焊枪稳定性差，也是造成未融合的原因之一。

                          图5锯齿型运条方法

在中梁翻焊台位进行牵引梁外侧焊缝的焊接。将牵引梁翻转至角接位置用气刨对中梁下盖板与腹板牵引梁K型坡口背面清根（如图6）。然后用角磨机将气刨后坡口进行打磨，将坡口里面的黑点（气孔）和黑线（未熔合或裂纹）等缺陷清理干净。为避免坡口根部形成尖角，造成未熔合等缺陷，打磨时要将坡口底部打磨成圆滑过渡，确保层间熔合良好。清根后焊缝深度在10mm左右，焊接三层为宜，每层焊缝厚度不超过3mm。填充层第一、二 道焊接采用小锯齿形或月牙形运枪法，焊枪与平面夹角80°-90°、焊接前进方向90°。运枪时电弧在下盖板与坡口面都要稍作停顿，避免两侧产生过深的夹角。如果填充层焊缝两侧产生夹角，用角磨机将夹角打磨平整或微凹，避免产生焊趾处未融合现象。焊接速度不能过慢，避免熔池铁水向前流淌，保证铁水与下盖板及坡口面熔合良好。第三层填充层时，焊枪与水平面夹角80-90°、焊接前进方向90°、采用锯齿型或月牙型运枪法。焊接时熔池应低于坡口边缘1-2mm，熔池金属不能超前、电弧在坡口两侧应稍作停顿，防止产生咬边、未熔合缺陷。焊缝不能高于坡口，防止埋弧焊盖面焊时焊缝过宽，焊缝余高过高等缺陷。

                        图6牵引梁外侧清根

表5改进后的焊接工艺参数

使用该焊接工艺参数后，焊缝能够良好熔合，焊接缺陷倾向大大降低，焊缝成型均匀美观。

四 焊接改进后的效果

通过对坡口形式的改进、组对间隙的控制、焊接操作细节及方法、易产生的缺陷、及产生变形原因的控制，圆满解决牵引梁T型接头焊缝常出现的焊接缺陷，焊缝一次探伤合格率提高，产品返修率大大降低，总体而言，改进效果较好，主要有以下几个方面:

1、焊接效率明显提高，单根牵引梁的施焊时间由原来的1.5小时缩短到1小时以内，生产节拍提升40%左右。

2、减少中梁焊后变形量，保证了中梁翼缘的平面度，给中梁心盘组对创造了有利条件。

3、减少了返修机率，提高了探伤合格率，焊缝的一次探伤合格率由原来的70%提高到了95%。降低了生产成本和员工的劳动强度。

五 结束语

本次焊接改进详细分析了KZ81-GIN石砟漏斗车牵引梁T形接头常见焊接缺陷产生的原因，通过改变中梁腹板的坡口形式、调整焊接顺序以及对焊接过程的改进等措施使焊接质量得到改善，并在试制项目中得到运用和检验，实际生产时，探伤合格率由原来的70%提升到95%，焊接质量得到了提升，降低了返修率，节约了生产成本，提高了市场竞争力。

参考文献

[1]李顺.铁路货车制造企业提升市场竞争力研究[J].财会学习,2019(32):211-212.

[2]左义生.电焊工.北京.中国劳动社会保障出版社，2010

[3]郭晶.焊接材料选择原则和实践[J].石油化工设备.2011,1(30):41-43

[4]李亚江.金属焊接性基础.北京:机械工业出版社，2011

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