機車車輛車體部件焊接工藝優(yōu)化分析

許廣軍 李勇

摘要：機車具有復(fù)雜的車體結(jié)構(gòu)，焊接生產(chǎn)質(zhì)量會受到多種因素的影響，焊接產(chǎn)生的缺陷難以得到良好的后處理，不僅浪費了生產(chǎn)材料，還會對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期造成影響，本文從焊接工藝方面入手，對機車車輛車體部件的優(yōu)化措施進行了分析，在焊接階段應(yīng)用了全新的預(yù)熱手法、并對層間清理等工藝進行了優(yōu)化，大幅提升了產(chǎn)品工作效率，大幅降低了返修率，明顯改善了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機車車輛車體部件;焊接工藝;優(yōu)化分析

牽枕緩是最重要的機車車體底架部分之一，用起來連接車輛，能夠大幅提升牽引力的承載能力，存在較大的受力，所以高質(zhì)量的生產(chǎn)工藝能夠保證車輛的安全運行。材梁組成是最重要的牽枕緩部件之一，因此，本文優(yōu)化了機車車輛車體部件焊接工藝后，實現(xiàn)了對生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的大幅提升。

一、焊接產(chǎn)品缺陷分析

本文從結(jié)構(gòu)特點和焊接成型工藝方面，對枕梁組成進行了研究分析，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)的原因如下：

（1）缺乏均勻的應(yīng)力。焊縫筋板連接坡口處存在復(fù)雜的盈利，再加上部件具有較大的尺寸，因此在焊接期間，由于無法進行良好的焊接收縮，因此焊接應(yīng)力會導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

（2）厚度不同的材料存在不均勻的受熱。由于將厚度較大的板應(yīng)用到了筋板與坡口處，因此需要較大的熱量。所以筋板和墊板兩者在焊接期間存在的焊接溫差較大，因此會導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。

（3）不理想的焊接熔深。由于筋板處的焊接結(jié)構(gòu)較為特殊，因此根部無需用到溝槽，相比墊板焊接來說，此位置不會導(dǎo)致焊接背透的形成，雖然第一道焊接并不強。焊接熔深勉強能夠滿足工藝要求，然而就算焊接裂紋并不存在，由于缺乏理想的熔深，所以經(jīng)過UT檢測通常能夠發(fā)現(xiàn)該位置并沒有較深的熔深。

（4）缺乏全方位的墊板裝配。有客觀條件有限，在對焊接板進行裝配時，無法根據(jù)理論情況進行完善的裝配，所以墊板時常會裝偏，墊板槽與根部間隙存在較大的偏離，墊板檐會露出，就算采用切片切割，也會從一定程度上對焊接質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致根部無法理想成型。在焊接鋁合金期間，加熱不均勻也會加大焊縫溫度及其周邊溫度，經(jīng)過冷卻處理后，焊縫的收縮力和內(nèi)應(yīng)力也會有所不同，形成各種形狀的焊接結(jié)構(gòu)，由于鋁比鋼的熱導(dǎo)率大了3倍，所以想要在焊接期間控制好鋁合金變形問題，比碳鋼結(jié)構(gòu)有著更大的難度，鋁合金在過高的干溫度下會形成全新的晶粒組織，進而改變其體積或焊接件的形狀，這從根本上改變了焊接應(yīng)力，它能夠使焊接部件形成全新的尺寸，整個構(gòu)建缺乏良好的穩(wěn)定性就無法正常承受荷載，對其的矯正需要耗費的人力和物力較大，情況嚴重的還會導(dǎo)致焊接品無法正常使用。

二、焊接缺陷的解決方案和成型工藝優(yōu)化

（1）在焊接期間想要解決不均勻的應(yīng)力和不良的余熱問題，就需要根據(jù)焊接要求，做好對工件焊縫坡口的率先預(yù)熱處理，預(yù)熱到100-120℃，通常來說，焊縫兩側(cè)的預(yù)熱范圍在25mm內(nèi)。由于存在較大的部件，因此在進行焊接的過程中，會嚴重散失越熱溫度，熔池金屬在焊接期間的流動性也并不強，焊縫無法理想成形，更易導(dǎo)致未熔合缺陷的形成。在焊接前進行預(yù)熱時，對該結(jié)構(gòu)的預(yù)熱范圍和余預(yù)熱寬度需要適當。如果沒有充分預(yù)熱，也就是在25mm厚的板中進行129℃的余熱，會導(dǎo)致熱量在局部余熱期間的大量散失，無法達到均勻的焊接溫度，也無法獲取到理想的焊接成型效果，如果對預(yù)熱范圍和余熱溫度進行適當調(diào)節(jié)，在焊縫兩側(cè)加大50mm余熱范圍，在90℃下進行越熱，雖然比前者溫度更低，但是由于熔池金屬在焊接期間的流動性好，不會快速流失整體溫度，焊縫能夠在焊接期間自由收縮，因此可以使裂紋的出現(xiàn)得到有效的減少。在整體余熱完成后需要進行適當時間的停留，如此能夠形成更加均勻的熱量導(dǎo)熱，此類焊縫形式能夠保證筋板與坡口的溫度盡量保持一致，因此，在此位置進行焊接時，熔池金屬不會出現(xiàn)明顯的變化，也能夠裂紋起到良好的預(yù)防作用。預(yù)熱完成后需要在停留期間反復(fù)測量坡口附近溫度以及下部筋板溫度。如果存在著較大的溫度差，就需要再次加熱。加熱完成后需要適當錘擊坡口筋板周邊，以此來使筋板處所殘留的焊接應(yīng)力能夠得到進一步降低。如果存在5℃左右的溫差，就能夠進行焊接。

（2）想要避免焊接件結(jié)構(gòu)帶來的熔深缺陷問題，由于沒有在焊接筋板結(jié)構(gòu)部位預(yù)留用于焊接的溝槽，操作期間的直接焊接需要在預(yù)熱完成后，然而焊接后會加大裂紋出現(xiàn)的可能，因此需要再次對銑刀進行打磨補焊，需要耗費大量的時間，并且補焊會形成高低不平的焊縫，對下一階段的焊接造成影響，同時需要在焊接層間進行大量清理。在總結(jié)了首件焊接即將存在的問題后，在焊接前通過筋板處的適當處理。也就是在筋板處以人為的形式，用小銑刀頭銑出與電板深度相同的溝槽，并對焊接間隙進行適當放寬。目的是為了在筋板處通過焊接來實現(xiàn)背透成型，并且還可以在此部位進行多次焊縫，也就是提前人為在筋板處對根部間隙進行加大，以此來實現(xiàn)對兩道焊縫的焊接。如此不僅能夠使筋板處具有連接強度更大的焊縫，并且還形成了了原本不存在背透成型，在跟蹤試驗了幾輛底架的生產(chǎn)后，取得了十分明顯的效果。在焊接完成后并沒有在ut檢驗期間發(fā)現(xiàn)存在裂紋缺陷，保證了焊接質(zhì)量，并且相比最初，對首道焊縫的焊接時間減少了一半。

（3）層間缺陷的清理和鋁合金車體的焊接質(zhì)量都取決于所使用的保護氣體，采用三元氣體進行焊接，能夠獲取到較為穩(wěn)定的電弧和熔池金屬，焊接完成后能夠形成良好外觀的焊縫，焊縫邊緣的尖角或溝槽通常較淺，一般無需銑刀修磨就能夠繼續(xù)下一階段的焊接。受到客觀情況的影響，面通常選用低成本的考體。其主要有著較大的電弧推力。然而熔池金屬與條件相同的三元氣體在焊接階段會表現(xiàn)出完全不同的效果，熔池金屬缺乏良好的流動性，也需要進行良好的層間清理，因此在進行焊接時，需要按照不同的重點進行徹底清理。

結(jié)束語：

根據(jù)以上焊接特點，對一套能夠在層間清理時進行高效打磨的方法進行了總結(jié)。需要采用無齒刀頭在焊后對整個焊縫熔合線進行縱向打磨，焊縫熔合線的熔深和毛邊通常又淺又多，再加上手工焊接不如自動焊接機器人那樣快速，也無法保持焊絲伸長度，因此在焊接期間，一不留神就會導(dǎo)致此部位出現(xiàn)融合缺陷。采用此類方法進行打磨，不僅能夠保證焊縫熔合線部位不存在多余金屬。并且能夠使焊縫表面保持整齊，溝槽在經(jīng)過打磨后更易焊縫成形。更不會在采用無齒刀頭進行金屬焊接時，由于溫度過高而出現(xiàn)糊刀問題，如此能夠在打磨完成后，通過對層間溫度的充分利用，進行充分焊接。