C型地鐵RT焊縫焊接技術(shù)研究

馬霄鋒　梁玉姣　李　維　胡耀峰

（中車唐山機車車輛有限公司，河北　唐山　063035）

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C型地鐵RT焊縫焊接技術(shù)研究

馬霄鋒梁玉姣李維胡耀峰

（中車唐山機車車輛有限公司，河北唐山063035）

摘要：鋁合金不僅應用于航空航天器材，在汽車、軌道交通車輛、船舶及金屬結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域也在不斷增加應用比例。中車唐山機車車輛有限公司近期在生產(chǎn)C型地鐵鋁合金底架過程中由于結(jié)構(gòu)原因涉及到RT焊縫的焊接，對于這種高質(zhì)量高要求的焊縫來說，無論從焊前準備到焊接過程的控制以及參數(shù)的設(shè)置等與一般焊縫相比將更嚴格仔細。針對C型地鐵底架結(jié)構(gòu)和焊縫形式的特點，如何能夠保證每條RT焊縫焊后高質(zhì)量、高效率、無返修成為關(guān)鍵?；诖?，總結(jié)底架RT焊接接頭質(zhì)量的提高和操作方法，為今后類似焊接結(jié)構(gòu)提供可靠的焊接依據(jù)。

關(guān)鍵詞：RT焊縫；應力；高質(zhì)量

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速列車已成為很多人出行選擇的工具，高速列車能否穩(wěn)定、安全運行直接關(guān)系到乘客的安全。作為高速列車的載體—鋁合金車體的生產(chǎn)質(zhì)量，必然將直接影響車體運行的安全性能。因此，鋁合金車體在生產(chǎn)過程中必須嚴格控制重點結(jié)構(gòu)的焊縫質(zhì)量。

焊接質(zhì)量又受焊接工藝參數(shù)的影響，焊接工藝參數(shù)包括焊接電壓、焊接電流等，參數(shù)之間相互聯(lián)系、相互影響，一項參數(shù)的細微變化可能會引起其他參數(shù)的劇烈波動，進而導致焊接數(shù)據(jù)的改變。因此，詳細研究焊接工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響，對保障焊接質(zhì)量、提高焊接生產(chǎn)效率具有深遠的影響［1］。

1　焊接接頭形式及特點

1.1長度大

單道焊接有效長度達690mm，每輛車正、反裝共計8條，單輛車累計總長達到5 520mm，是之前所生產(chǎn)過的所有車型中利用手工操作焊接遇到最長的RT焊縫。因此，在保證無返修的高質(zhì)量下，也對焊工的實際技術(shù)操作水平提出更高的要求。

1.2板厚差大

地板組成（三）兩端為不同厚度的板材，與枕梁連接的部位為8V坡口形式，與地板組成（一）為4V坡口形式。板厚相差1倍，不論從參數(shù)上還是從填充金屬的層數(shù)道數(shù)上都變化較大。

1.3焊縫交叉，應力分布復雜

在8V焊縫焊接時與枕梁的連接焊縫交叉，形成T型焊縫，這樣在交叉點會產(chǎn)生很大的應力集中，極易發(fā)生裂紋或其他缺陷，影響強度或使用，在板材拼接時，不論是T字交叉焊縫，還是十字交叉焊縫，接近縱向焊縫與橫向焊縫的交接處，位于焊縫的拉伸應力場的三軸應力區(qū)域，焊接應力較為集中。若此處存在焊接缺陷（如未焊透、夾渣等），缺陷部位的金屬會承受著比其他沒有缺陷區(qū)域大得多的擠壓和拉伸塑性變形的過程，消耗了材料的塑性，對強度大為不利，這往往是脆性斷裂的根源。

1.4裝配質(zhì)量要求高，要求嚴格

由于地板（三）與地板（一）連接的坡口形式是4V焊縫，其結(jié)構(gòu)是將內(nèi)部筋板加工后而成。在裝配時，如果余量去除不到位，在與地板（一）插接后不能與墊板緊密接觸，留有間隙，這種情況是能夠促使產(chǎn)生氣孔的可能性增加。

此外，地板（三）是兩端分別與枕梁和地板（一）焊接，由于焊接順序的先后和焊縫橫向收縮的原因，不能保證兩端間隙理想化。因而在焊接另一端時又增加了修整坡口和間隙的輔助工作。

2　試制前期出現(xiàn)返修原因分析

地板組成（一）下部自帶墊板為2mm左右，以往所涉及到的車型中十分少見，在地板組成（一）裝配點固后，必須要求與墊板緊密接觸，如下面有間隙，在焊接時電弧的熱量直接作用于焊接墊板，特別容易導致焊接墊板焊茵或者燒穿。

裝配質(zhì)量較差，裝配工組裝后不注意裝配間隙，加上來料坡口角度較小，在組裝前沒有提前修磨合適的坡口就完成裝配，無法滿足焊接最基本條件。焊工如果進行點固，點固位置很容易形成未焊透缺陷，焊接時點固的位置清理不到位等。這些都是形成焊接缺陷最直接的原因。

焊工在焊接時焊接層數(shù)及道數(shù)較少，雖然生產(chǎn)效率很高，但不能完全保證質(zhì)量。焊接層數(shù)少對于單道焊縫來說厚度增加，焊縫的成型系數(shù)不理想，不利于氣孔溢出。特別是板厚較大的部位焊接，RT檢測容易出現(xiàn)鏈狀氣孔等。

3　提高焊接質(zhì)量措施

3.1坡口修整

地板組成（一）與枕梁和地板組成（三）連接的坡口形式來料都不能滿足焊接要求，在焊接前必須將坡口角度和間隙修成合適于焊接的理想狀態(tài)。切勿用砂輪切割片和磨片進行打磨，裝配工為提高效率但不能保證質(zhì)量，結(jié)果造成坡口下部殘留毛邊和磨片留下的沙粒無法用壓縮空氣吹出。在焊接時極易形成根部缺陷。應采用銑刀或者坡口機等金屬的刀頭或者刀片進行修整，效果很好。

3.2點固段焊

對C型地鐵的RT縫來說，點固的主要目的是保證地板組成（一）兩端在焊后都能夠有合適的間隙。在8V側(cè)點固時，應采用引弧板對兩個物料進行點固拘束作用，而焊道的中間不用點固段焊。目的就是在焊接時減少焊道中的起弧和收弧次數(shù)，對預防和避免焊接缺陷有很大作用。

其次，點固后的焊接間隙尺寸應稍大于理想的間隙尺寸，其目的是：在焊接8V焊縫的過程中隨著填充量的增加，焊縫的橫向收縮也增加，這樣地板組成（一）在8V焊接過程中由于焊縫橫向收縮的原因向8V焊縫側(cè)移動1～2mm。這樣在焊接另一端的4V焊縫時正好利用剛才的收縮變形達到了合適理想的焊接間隙。而8V側(cè)由于焊接過程中自由收縮，降低了焊后的殘余內(nèi)應力。

3.3第一層焊接

在8V側(cè)由于涉及到交叉焊縫的焊接，特別是在此部位，焊接完第一層時，不要立即清理焊道上的黑煙，仔細觀察焊縫表面沒有裂紋等缺陷時再用鋼絲刷將焊縫周圍清理干凈，如果焊后立即清理，就坡壞了焊縫表面原有的狀態(tài)，不利于觀察表面是否有焊接缺陷產(chǎn)生。

3.4焊縫填充分布

要想提高焊縫的焊接質(zhì)量，采用多層多道焊接的方法是關(guān)鍵之一。焊接后焊接質(zhì)量較高，單道焊縫的厚度較小，有利于氣孔的溢出。從組織結(jié)構(gòu)來說，焊縫的晶粒較細，有助于提高焊縫強度和韌性。但采用多層多道焊時特別要注意層間清理，防止焊趾處出現(xiàn)死角，在焊接下一道時出現(xiàn)未溶合缺陷。

4　小結(jié)

本文對C型地鐵底架RT焊縫焊接過程中影響焊縫質(zhì)量的一些問題進行了歸納總結(jié)分析，并提出了預防措施和處理方法。同時，依據(jù)焊接順序和點固方法等來論證文中措施、方法的有效性。其中，試制后期車輛均達到無返修，8條焊縫一次通過。通過此創(chuàng)新的操作方法，能夠大大降低鋁合金焊接缺陷產(chǎn)生，對提高焊接質(zhì)量有很大幫助。但是，作為高質(zhì)量的RT焊縫的焊接是一項復雜的操作技術(shù)和工藝，影響其質(zhì)量的因素多種多樣，本文只對一些常見問題進行了簡單概括，對于實際生產(chǎn)中的一些特殊問題和細節(jié)并未涉及，這些問題還應繼續(xù)研究，為今后相關(guān)焊接形式提供借鑒。

參考文獻：

［1］劉志平，胡文浩，王廣英，等.鋁合金車體底架邊梁焊接缺陷研究與控制陰.熱加工工藝，201l，40（13）：144-146．

中圖分類號：U231.1

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）02-0106-02

收稿日期：2016-01-29

作者簡介：馬霄鋒（1982-），男，本科，工程師，研究方向：軌道車輛制造工藝。

The C Subway RT Weld Welding Technology Rescarch

Ma XiaofengLiang YujiaoLi weiHu Yaofeng
（Manufacturing Technical Center，CRRC TANGSHAN Co.Ltd.，Tangshan Hebei 063035）

Abstract:Aluninum alloy was used in aerospace equipment,and in automobile,rail tranist vehicles,ships and application structure,and the application of other fields is also increasing.Manufacturing Technical Center,CRRC TANGSHAN Co.Ltd.recently in production of C Type Metro aluminum alloy chassis in the process because of structural reasons related to RT weld welding for the high quality and high require?ments of the weld,the control of the welding process and the parameters of the welding process will be more rigorous than the general weld.For type C subway chassis structure and the characteristics of weld form,how to guarantee each RT weld after welding of high quality,high efficiency,and small amount of re?pair was the key peoblem.Based on this,underframe RT weld joint quality improvement and operation method were summarized,to provide reliable welding evidence for similar welding structure in the future.

Keywords:RT weld；stress；high quality