A型內(nèi)燃機車燃油箱焊接工藝分析

李歡 梁盛德 陶佳

摘 要：文主要分析了A型內(nèi)燃機車燃油箱的結(jié)構(gòu)特點和使用性能，通過對焊接方法、焊接材料及組焊工藝等方面進(jìn)行研究和實踐，總結(jié)出合理的焊接規(guī)范，并對制造過程中出現(xiàn)的工藝難點，采取了相應(yīng)的工藝措施，確保產(chǎn)品的制造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：燃油箱;密封性;焊接;漏點

一、前言

A型內(nèi)燃機車車體燃油箱采用與底架一體的整體式結(jié)構(gòu)，燃油箱總?cè)萘靠梢赃_(dá)到7500L。燃油箱由左右兩部分組成，采用縱橫交錯的隔板結(jié)構(gòu)，大大提高了其剛度，使得底架中部燃油箱部分撓度接近于零。燃油箱本身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它不但有盛裝燃油的功能，同時有很大的承載能力。這就要求燃油箱結(jié)構(gòu)既要有足夠大的密封空間、又要有好的強度和韌性。這就要求燃油箱在裝配等各項工作中必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，為產(chǎn)品的定型生產(chǎn)做好技術(shù)工藝準(zhǔn)備。

二、燃油箱組焊工藝過程

燃油箱的組焊，首先是在油箱裝配（左）、（右）的組對胎上進(jìn)行組對焊接。再將油箱裝配（左）、油箱裝配（右）放入燃油箱組對胎，保證燃油箱寬度，鋪設(shè)底面蓋板，焊接和前后端板之間的焊縫，吊入焊接轉(zhuǎn)胎中，夾緊固定。在隔板和底面蓋板之間安裝角鋼，焊接內(nèi)部所有的焊縫及管路。最后，在燃油箱裝配組對完成后，將其吊置燃油箱焊接轉(zhuǎn)胎之上，旋轉(zhuǎn)壓緊裝置手柄壓緊固定。依次焊接各焊縫。由中間向兩側(cè)同時進(jìn)行焊接。

由于燃油箱內(nèi)部要存儲燃油，所以內(nèi)部的清潔度要求時比較高的，在內(nèi)部的焊接工作全部完畢后，要清除內(nèi)部的焊渣，焊豆及雜物。在清潔度達(dá)到要求后才能焊接正面的內(nèi)層蓋板和前后端板外側(cè)的管路。為了保證機車在行駛途中，不發(fā)生漏油，所以在內(nèi)層蓋板組焊完畢后要對其氣密性進(jìn)行檢查。合格后才能進(jìn)行外層焊接蓋板及小件。

（一）焊接前準(zhǔn)備工作

1.確定安裝設(shè)備及工具狀態(tài)良好。

2.檢查來件形狀尺寸，合格后方可施焊。

3.焊道周圍30mm范圍內(nèi)要打磨出金屬光澤，焊道表面無油污等，并不準(zhǔn)在焊道上噴除痘劑。

4.施焊場地不允許有對流風(fēng)，以免產(chǎn)生焊接缺陷。

5.現(xiàn)場溫度不能低于5℃。

（二）工藝措施;

為了獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，應(yīng)采取一些工藝措施。

1.焊接時要加強被焊接材料的保護(hù)，防止或減少周圍空氣的入侵。

2.盡量縮短被焊接材料在液態(tài)下停留的時間，以防止或減少生成金屬間化合物。

（三）燃油箱結(jié)構(gòu)焊接

由于A型燃油箱是承載結(jié)構(gòu)，對于焊接質(zhì)量的要求非常高，其承載載荷和密封性都要通過焊接來實現(xiàn)。同時由于燃油箱要承裝燃油，要求密封，在燃油箱焊接完畢后，要進(jìn)行氣密性試驗和保壓試驗。對于漏點要用堿性焊條進(jìn)行補焊。所以如何減少氣密性試驗時的漏點數(shù)是我們要關(guān)注的。也是提高燃油箱生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

三、焊接材料及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

（一）燃油箱板料材質(zhì)-Q345E以及焊接填充材料確定

A型機車燃油箱為承載結(jié)構(gòu)，大部分板材為Q345E鋼板。Q345E的綜合力學(xué)性能良好，低溫性能也優(yōu)于普通碳鋼。具有良好的塑性和焊接性能。用于機車車輛、起重機、橋梁等承受動力載荷的結(jié)構(gòu)。Q345E的化學(xué)成分及力學(xué)性能如下表2-1、2-2所示：

根據(jù)Q345E鋼焊接的強度原則兼顧母材的抗拉強度性能以及使用條件選用剛性較好的ER50-6焊絲。

（二）焊接缺陷及影響因素

焊接時需嚴(yán)格按照焊接標(biāo)準(zhǔn)施焊，有效完成焊縫成型及焊接質(zhì)量

焊縫尺寸——需嚴(yán)格按照工程圖紙標(biāo)注的焊縫尺寸標(biāo)準(zhǔn)和要求施焊。

焊縫輪廓——理想的角焊縫應(yīng)包含一個平端面，從而使焊喉尺寸等于0.707倍的焊角長度。留下凹槽或凸焊凸度過大的焊縫必須進(jìn)行返修。

氣孔——在有鐵銹或油脂等的表面上進(jìn)行焊接時，有時會產(chǎn)生氣孔任何超出標(biāo)準(zhǔn)的氣孔或蟲眼兒氣孔必須清除掉。

夾渣——夾渣是殘留在焊縫金屬中的或在焊縫金屬的母材金屬之間的被氧化的非金屬固體，必須避免夾渣現(xiàn)象。

未融合——每條焊縫的所有焊點處，包括接頭的側(cè)邊和根部，母材金屬和焊條熔化金屬之間都應(yīng)完全熔合。未融合是不允許出現(xiàn)的，要通過氣爆打磨、重新焊接。

裂紋——在焊縫或母材與焊縫的交界處都要求沒有裂紋，包括火口裂紋。裂紋應(yīng)通過刨削、磨削或焊接固體徹底清除。

外觀成型質(zhì)量——通過焊縫的外觀修飾可以對焊縫的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生少許影響，而且從顧客接受的角度看，外觀修飾很重要，焊縫須光滑、無飛濺的，包括焊縫周圍的區(qū)域。所有的渣滓要徹底清除掉。

1.焊接變形的原因及對產(chǎn)品影響

焊接變形的原因是焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力使產(chǎn)品的強度降低、沖擊韌性降低、容易導(dǎo)致焊接裂紋的產(chǎn)生，造成焊接件形狀、尺寸的不穩(wěn)定。

2.焊接應(yīng)力的產(chǎn)生

焊接應(yīng)力是在施焊過程中，焊接件經(jīng)受一場不均勻的加熱和冷卻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。按應(yīng)力的性質(zhì)又分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力。熱應(yīng)力是熱脹冷縮引起的，組織應(yīng)力又叫相變應(yīng)力，是由焊縫金屬組織內(nèi)部發(fā)生變化引起的。

3.焊接結(jié)構(gòu)的疲勞

由于焊接接頭焊趾處的焊接缺陷、應(yīng)力集中和殘余拉伸應(yīng)力的作用，其疲勞強度大幅度地低于基本金屬的疲勞強度。所以焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強度取決于接頭的疲勞性能，即焊接接頭的抗疲勞性能，關(guān)系著焊接結(jié)構(gòu)能否安全使用。 因此為了使焊接結(jié)構(gòu)很好地滿足工程上對其提出的承受動載的要求，能夠采取的措施主要有兩點。一方面，增加對焊接結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的了解，精心設(shè)計結(jié)構(gòu)形式及接頭形式，使所設(shè)計的焊接結(jié)構(gòu)更合理，具有更高的疲勞強度;同時提高和嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量，防止和減少焊接缺陷的產(chǎn)生;另一方面，直接面對焊接接頭疲勞性能較差的弱點，在焊接結(jié)構(gòu)制造過程中、完成后以及使用過程中采取有效的工藝措施，提高接頭的疲勞強度，增加其承受動載的能力、延長其使用壽命。

四、結(jié)論

經(jīng)多次實踐總結(jié)，關(guān)于燃油箱結(jié)構(gòu)焊接時應(yīng)該嚴(yán)格按工藝要求操作并采用恰當(dāng)?shù)暮附右?guī)范;焊接電壓應(yīng)為32V左右、焊接電流為260A左右，氣體流量為15-18L/MIN。焊接時手把不擺動。平焊時手把垂直與焊道;角焊時，焊槍處于兩板之間（各呈45°夾角）。通過上述焊接工藝的制定，有效保證了A型內(nèi)燃機車燃油箱的組焊質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)計圖紙的要求，同時為該類產(chǎn)品的制造提供了參考和借鑒價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]紀(jì)明剛編寫《機械設(shè)計》北京高等教育出版社，1996年出版.

[2]中國北車集團(tuán)編寫的《機車車輛鉚工》中國鐵道出版社.