宮 平，常 力，張林儒，宋全超

(長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130062)

轉(zhuǎn)向架裝配制造中的定位焊

宮 平，常 力，張林儒，宋全超

(長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130062)

根據(jù)定位焊熱輸入低、焊接拘束度大和焊縫起弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)接近等工藝特點(diǎn)，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)踐闡述了轉(zhuǎn)向架裝配制造過程中定位焊的工藝要求和實(shí)施要點(diǎn)，詳細(xì)論述了定位焊人員資質(zhì)、焊接工藝規(guī)范、焊縫尺寸、焊縫修磨和檢驗(yàn)的具體要求和注意事項(xiàng)。著重指出定位焊操作人員應(yīng)具備相應(yīng)的焊工考試證書和一定的焊接技能水平，定位焊預(yù)熱應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，必要時(shí)應(yīng)通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化工藝以滿足預(yù)熱要求，定位焊兩端應(yīng)磨削成緩坡狀，使之能與最終焊縫良好地結(jié)合，避免最終焊縫產(chǎn)生未熔合、未焊透，以及表面成形不良等缺陷。

轉(zhuǎn)向架；定位焊；熱輸入；起弧；收弧

0 前言

轉(zhuǎn)向架裝配制造過程是多專業(yè)、多工種協(xié)調(diào)作業(yè)的過程，焊接在這個(gè)過程中扮演著重要的角色，轉(zhuǎn)向架焊接質(zhì)量不僅影響車輛的使用性能和壽命，更重要的是關(guān)系到人身和財(cái)產(chǎn)安全。目前，隨著軌道交通裝備制造業(yè)的快速發(fā)展以及人們對(duì)質(zhì)量要求的不斷提高，焊接質(zhì)量控制與管理已經(jīng)滲透到了產(chǎn)品制造的每個(gè)環(huán)節(jié)。

定位焊是正式焊接前為裝配和固定焊件接頭位置而進(jìn)行的焊接，定位焊所形成的焊縫稱為定位焊縫[1]。在轉(zhuǎn)向架裝配制造過程中，定位焊是不可缺少的重要工序，是焊接制造過程中的重要控制項(xiàng)點(diǎn)之一。本研究針對(duì)轉(zhuǎn)向架裝配制造中的定位焊，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)踐闡述了定位焊的作用、特點(diǎn)以及定位焊在轉(zhuǎn)向架及其部件上的應(yīng)用。

1 定位焊的特點(diǎn)

定位焊是用來固定各被焊件之間的相對(duì)位置，目的是防止焊接變形和尺寸誤差，保證正式焊接能夠得到正確的幾何形狀和尺寸，因此定位焊和正式焊接一樣重要，不能忽視，在一些關(guān)鍵特殊工序上，定位焊的重要程度甚至高于正式焊接。

與正式焊接相比，定位焊有以下特點(diǎn)：

(1)焊接熱輸入低。

定位焊為間斷焊接，焊接過程中工件溫度比正常焊接時(shí)低，易產(chǎn)生未焊透。

(2)焊接拘束度大。

由于結(jié)構(gòu)的自身拘束條件以及冷卻過程中的焊接收縮，導(dǎo)致定位焊接拘束度大，接頭各部位承受不同程度的應(yīng)力，加上定位焊的焊縫截面小，應(yīng)力集中，因此容易產(chǎn)生裂紋。

(3)焊縫起弧、收弧點(diǎn)接近。

定位焊的起弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)很接近，是在非穩(wěn)定溫度場(chǎng)條件下進(jìn)行的焊接，熔合區(qū)冶金反應(yīng)不完善，加之冷卻速度快且淬硬[2]，易產(chǎn)生始端未焊透、末端裂紋等缺陷。

2 轉(zhuǎn)向架及其部件的定位焊

定位焊在轉(zhuǎn)向架及其部件的裝配制造中起著非常重要的作用。按工序劃分，定位焊屬于部件的組對(duì)工序，但在一般情況下，定位焊所形成的焊縫又是最終焊縫的組成部分，因此，定位焊能夠同時(shí)反映部件的組對(duì)質(zhì)量和焊接質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中應(yīng)特別重視定位焊的焊接實(shí)施和質(zhì)量控制。

2.1 操作人員資質(zhì)

定位焊操作通常為組對(duì)鉚工，也可在組對(duì)工序?qū)ｉT配備焊工從事定位焊接，無論定位焊操作是鉚工還是焊工，都必須通過EN287-1資格考試并取得焊工資質(zhì)考試證書，證書所確定的焊工資格范圍必須包含在生產(chǎn)中所使用的焊接過程，如焊接工藝(111、135、141等)、產(chǎn)品類型(板或管)、焊接類型(對(duì)接或填角焊)、材料組別和焊接位置等。

2.2 焊接工藝規(guī)程(WPS)

定位焊工藝規(guī)程應(yīng)是通過評(píng)定的合格的焊接工藝規(guī)程。定位焊與正式焊接為同種焊接工藝時(shí)，定位焊工藝采用正式焊接的打底焊工藝規(guī)程，出于減少焊接缺陷的考慮，定位焊焊接電流可比正式焊接電流大10%～15%。定位焊與正式焊接為不同種焊接工藝時(shí)，應(yīng)在焊接工藝評(píng)定時(shí)充分考慮，并在焊接工藝評(píng)定報(bào)告(WPQR)中有所體現(xiàn)，以便制定符合生產(chǎn)實(shí)際的定位焊工藝規(guī)程。

值得注意的是，熔化極惰性氣體保護(hù)焊(141)定位焊時(shí)可不添加填充材料，以熔化鈍邊為宜，這種情況應(yīng)在對(duì)應(yīng)的焊接工藝規(guī)程中加以說明。

此外，正式焊接要求預(yù)熱焊縫，在定位焊時(shí)同樣要求焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般取正式焊接時(shí)預(yù)熱溫度的上限。

2.3 定位焊前準(zhǔn)備

定位焊前應(yīng)保證焊接區(qū)域表面無潮濕和污染物，如油污、銹蝕、起鱗等，重點(diǎn)確認(rèn)坡口根部尺寸是否正確，保證裝配質(zhì)量達(dá)到圖紙要求后方可進(jìn)行定位焊，并選擇合理的定位焊順序。

2.4 定位焊尺寸

定位焊應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以確保焊件之間相對(duì)位置固定，因此，定位焊的厚度和長(zhǎng)度都應(yīng)有所規(guī)定，應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)來確定定位焊縫厚度。如對(duì)于多層焊來說，定位焊一般采用正式焊接的打底焊工藝規(guī)程(或采用可以達(dá)到與打底焊相似焊縫形狀、尺寸和性能的焊接工藝規(guī)程)，定位焊縫厚度不超過設(shè)計(jì)焊縫厚度的1／2，如圖1所示。對(duì)于單層焊來說，定位焊縫厚度超過設(shè)計(jì)焊縫厚度的1／2，甚至有的會(huì)超過設(shè)計(jì)焊縫厚度的2／3，如圖2所示，此時(shí)應(yīng)對(duì)定位焊縫表面進(jìn)行修磨處理，減小焊縫厚度，保證定位焊不會(huì)對(duì)正式焊接帶來不良影響。

圖1 多層焊定位焊縫橫截面

圖2 單層焊定位焊縫橫截面

定位焊長(zhǎng)度直接影響定位焊縫強(qiáng)度，同時(shí)也對(duì)焊接冷卻速度產(chǎn)生直接影響。標(biāo)準(zhǔn)中建議定位焊最小長(zhǎng)度為50 mm，并說明當(dāng)材料厚度不足12 mm時(shí)，定位焊的最小長(zhǎng)度為材料厚度的4倍，當(dāng)材料厚度大于50 mm或屈服強(qiáng)度超過500 MPa時(shí)，應(yīng)考慮增加定位焊的長(zhǎng)度[3]。在轉(zhuǎn)向架及其部件的裝配制造中，焊件尺寸大小不一，焊件間所形成的接頭長(zhǎng)度不等，有長(zhǎng)度不足50 mm的短焊縫，也有長(zhǎng)度超過3 m的長(zhǎng)焊縫，因此需要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)決定定位焊長(zhǎng)度，尤其是短焊縫的定位焊長(zhǎng)度。當(dāng)因結(jié)構(gòu)原因?qū)е露ㄎ缓搁L(zhǎng)度不足20 mm時(shí)，建議在正式焊接前修磨或清除定位焊焊縫。

2.5 定位焊位置分布

對(duì)于板的焊接，定位焊應(yīng)沿焊縫均勻分布，并避開焊縫的交叉處、棱角處、轉(zhuǎn)彎處。對(duì)于管的焊接，定位焊的分布與管的公稱直徑D有關(guān)：D≤50 mm時(shí)，對(duì)稱兩點(diǎn)；50 mm＜D≤150 mm時(shí)，均布2～3點(diǎn)；D＞150 mm時(shí)，均布3～4點(diǎn)[5]。

2.6 定位焊修磨

在正式焊接之前應(yīng)對(duì)定位焊進(jìn)行修磨，兩端磨削成緩坡狀，使之能與最終焊縫良好結(jié)合，如圖3、圖4所示。

圖3 定位焊修磨示意

圖4 定位焊修磨實(shí)例

自動(dòng)焊接時(shí)，由于焊接機(jī)器人不能有效識(shí)別定位焊縫，若定位焊縫尺寸較大，而焊接機(jī)器人不能及時(shí)調(diào)整參數(shù)，則容易產(chǎn)生焊接缺陷，因此在自動(dòng)焊之前有必要修磨定位焊縫，磨削程度在不影響組對(duì)尺寸的前提下，盡可能減小對(duì)自動(dòng)焊焊縫質(zhì)量的影響。

2.7 定位焊檢驗(yàn)

定位焊檢驗(yàn)包括定位焊的焊接質(zhì)量、部件的組對(duì)尺寸和接頭的根部間隙等。

如果定位焊是最終焊縫的組成部分，那么定位焊與整條焊縫有相同的質(zhì)量要求，不允許出現(xiàn)未熔合、未焊透、裂紋、夾渣等缺陷；如果定位焊焊縫不是最終焊縫的組成部分，則應(yīng)保證定位焊焊縫在焊接過程中合理熔化，焊后采用機(jī)械方法或其他方法處理，如有必要，處理后進(jìn)行表面無損檢測(cè)[5]。

定位焊后部件的組對(duì)尺寸應(yīng)滿足圖紙和技術(shù)文件的要求。通常情況下，為減少焊接變形，工藝上采用定位板(拉筋)輔助定位和焊接，定位板焊接應(yīng)有經(jīng)評(píng)定確認(rèn)的焊接工藝規(guī)程，并注意定位板的位置。拆除定位板時(shí)不應(yīng)傷及母材，將拆除后殘留的焊疤打磨至與母材表面平齊，如有必要，拆除后進(jìn)行表面無損檢測(cè)。

接頭的根部間隙對(duì)焊接質(zhì)量影響很大，定位焊后的接頭根部間隙應(yīng)能滿足焊接實(shí)施和保證焊接質(zhì)量。ISO 9692中強(qiáng)調(diào)，在采用定位焊接的情況下，ISO 9692所涉及的根部間隙是指定位焊之后的間隙，因此定位焊后應(yīng)對(duì)接頭的根部間隙進(jìn)行檢查確認(rèn)。

對(duì)于在檢查過程中發(fā)現(xiàn)的焊接缺陷、尺寸偏差、間隙超差等，應(yīng)清除原焊點(diǎn)后重新定位焊接，再次焊接的定位焊點(diǎn)位置盡可能避開原焊點(diǎn)。

3 結(jié)論

定位焊在轉(zhuǎn)向架裝配制造過程中起著非常重要的作用，應(yīng)該引起生產(chǎn)制造單位和質(zhì)量保障部門的高度重視，目前，轉(zhuǎn)向架及其部件的定位焊在以下幾方面控制上需要加強(qiáng)：

(1)操作人員資質(zhì)。定位焊在組對(duì)工序完成，因此定位焊操作一般由鉚工完成，這就要求從事定位焊的鉚工應(yīng)有相應(yīng)的焊工考試證書，具備一定的焊接技能水平。

(2)定位焊預(yù)熱。正式焊接要求預(yù)熱的焊縫，在定位焊時(shí)同樣要求預(yù)熱，對(duì)于生產(chǎn)中因結(jié)構(gòu)限制或工裝夾具限制導(dǎo)致不能執(zhí)行預(yù)熱的，需要根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)結(jié)構(gòu)或優(yōu)化工藝以滿足預(yù)熱要求。

(3)定位焊修磨。正式焊接前定位焊要求兩端磨削成緩坡狀，使之能與最終焊縫良好結(jié)合，以免最終焊縫產(chǎn)生未熔合、未焊透和表面成形不良等缺陷。

[1]GB／T 3375-94.焊接術(shù)語[S].

[2]倪慶階.點(diǎn)固焊[J].焊接技術(shù)，1993(6)：42-43.

[3]EN 1011-2：2001.焊接.焊接金屬材料的建議(第2部分)鐵素體鋼的弧焊[S].

[4]GB 50236-98.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5]EN15085-4：2007.鐵路應(yīng)用 鐵道車輛及部件的焊接(第4部分)生產(chǎn)要求[S].

Positioned welding in bogie assembly manufacture

GONG Ping，CHANG Li，ZHANG Lin-ru，SONG Quan-chao
(Changchun Railway Vehicles Co.，Ltd.，Changchun 130062，China)

This article according to the positioned welding lower heat input，bigger welding restricting and the welded joint has the arc igniting and arc crater close and so on，the union profession standard and the production practice elaborated in the bogie assembly process of manufacture the positioned welding technological requirement and the implementation main point，elaborated the tack welding personnel intelligence，the welding process standard，the weld size，the welded joint sharpening and the examination specific request and the matters needing attention in detail.Finally pointed out emphatically that the positioned welding operators should have the corresponding welder to take a test the certificate，has certain welding skill level，the positioned welding preheating should fulfill exactly，when necessity satisfies the preheating request through the improvement structure and the optimized craft，the postioned welding both sides should the grinding become the gentle slope shape，enables it to unify good with the final welded joint，in order to avoid the final welded joint does not have lack of fusion，no lack of the penetration，as well as superficial formation bad and so on.

bogie；positioned welding；heat input；arc igniting；arc crater

TG441

B

1001-2303(2011)11-0055-03

2011-08-24

宮 平(1978—)，男，吉林長(zhǎng)嶺人，工程師，碩士，主要從事軌道客車轉(zhuǎn)向架焊接工藝的研究工作。