徐立廣，王 鵬

鋁合金動車枕梁與牽引梁三角補強板焊縫是鋁合金車體最關鍵的焊縫，為了保證焊縫質量，需經過V T、P T和R T三步檢驗，該焊縫焊接氣孔是其常出現(xiàn)的焊接缺陷。氣孔產生原因有多個方面：（1）焊接環(huán)境的影響，如焊接區(qū)周圍的空氣侵入和焊接材料吸潮；（2）工件及焊絲表面不純物的作用；（3）焊接設備如果狀態(tài)不良，可能導致保護氣體效果不佳；（4）母材合金中含有的雜質越多，氣孔越容易形成；（5）焊接參數(shù)的影響。所以現(xiàn)場施工時以上所有因素都必須得到有效的控制，因此偶爾出現(xiàn)保證氣孔不超標也在所難免，那么研究如何保證修復質量尤為重要。

一、焊接接頭基本情況介紹

鋁合金動車枕梁與牽引梁三角補強板基本信息如表1所示。焊接方法使用熔化極惰性氣體保護焊（MIG焊），保護氣體使用99.999%高純氬氣，焊接參數(shù)如表2所示，該接頭宏觀金相如圖1所示。焊縫性能等級為CPB，外觀檢測執(zhí)行ISO17637，射線檢測執(zhí)行E N 12517-2，宏觀試驗執(zhí)行E N 1321，驗收標準及級別為ISO10042-B級。

二、氣孔的焊接修復過程

氣孔焊接修復的基本思路為：（1）確定氣孔缺陷的位置；（2）徹底消除缺陷；（3）焊接修復。

表1 焊接接頭基本信息

表2 主要焊接工藝參數(shù)

圖1 宏觀金相

1.確定氣孔的位置

首先確定氣孔在焊縫深度方向的位置。通常情況下由于所有試件都是在焊接完成后進行的探傷，所以不能判斷氣孔具體出現(xiàn)在正面還是反面，通過以下方法進行判斷。

（1）焊接正面焊縫(圖2所示的F 1和F 2)，反面清根；

（2）對清根后的坡口進行滲透探傷(P T)，判斷是否清理徹底；

（3）然后進行射線探傷（R T）,判斷正面焊縫(F 1和F 2)內部是否存在氣孔超標。

（4）焊接反面兩道焊縫（如圖 3所示 S 1、S 2），打磨余高和R部后進行滲透探傷（P T）,判斷是否存在缺陷。

（5）進行射線探傷（R T）,判斷反面（S 1、S 2）焊縫內部是否存在氣孔超標。

圖2

圖3

圖4

然后通過查看R T探傷底片，確定氣孔在寬度方向的位置，通常情況下發(fā)現(xiàn)氣孔都分布在焊縫中靠型材側。

如果在現(xiàn)車出現(xiàn)氣孔超標后，可以通過制作模擬試件來預判現(xiàn)車焊縫氣孔位置。在制作模擬試件時應該按照現(xiàn)車生產條件進行，這樣制作的模擬試件結果才能應用于現(xiàn)車生產。制作模擬試件后，通過以上方法對第一次射線探傷（第3步）結果和第二次探傷（第5步）結果進行比較。發(fā)現(xiàn)有多處同樣位置和大小的氣孔分布，可以判斷出現(xiàn)氣孔位置主要在正面焊縫（F 1/F 2），反面焊縫（S 1/S 2）有少許氣孔，并且氣孔主要分布在枕梁側。

鋁合金焊接出現(xiàn)的氣孔主要是氫氣孔，在焊縫熔池中會向上逸出，圖4為該焊縫的斷面示意圖，可以將氣孔逸出的路徑大致分為四個通道，通道1和通道2為正面焊縫內，通道3、通道4在反面焊縫內。其中焊縫靠近型材側的通道1和通道3比靠近三角補強板通道2和通道4明顯要長，氣孔需要更多的時間逸出熔池，那么在相同冷卻時間內通道1和通道2殘留的氣孔更多。由于型材側面積較大、散熱快，冷卻時間就快。綜上所述，從射線探傷結果顯示氣孔主要集中在型材側。

另外，由于正面焊縫的焊接位置為平角焊（P B），相對于反面焊縫的平焊（P A）來說，氣孔對焊縫根部的保護效果更差些，并且受空間影響，焊槍角度在牽引梁和枕梁之間轉換時也沒有反面焊縫順暢，故氣孔主要存在于焊縫正面。

圖5

圖6

圖7

2.氣孔缺陷消除

利用試驗過程中不合格的試件制作焊縫修復模擬試件。首先銑刀清除正面焊縫的氣孔缺陷，經過滲透探傷（P T）合格后再進行射線探傷（R T），射線探傷合格后在進行模擬修復試驗。圖5為正面焊縫缺陷消除后的示意圖。

如果需消除反面焊縫氣孔缺陷，此時需注意坡口的寬度。由于反面坡口較深，若只清理焊縫根部，坡口空間相對較小，坡口面容易擋住噴嘴，為了將焊絲達到根部，干伸長需稍微延長，影響氣體保護效果（如圖6所示），所以在反面情況時可以適當?shù)貙⑵驴诩訉挘@樣不但可以控制干伸長度，而且有利于焊槍的擺動，使氣孔方便逸出（如圖7所示）。

3.焊接修復

焊接試件射線探傷合格后在進行模擬修復試驗,修復時采用多層多道焊接，層間清理，并且嚴格控制層間溫度，這樣可以減少熱輸入量，降低焊縫修復時對母材的熱影響。模擬修復試件合格后在對現(xiàn)車進行修復。

焊接修復的焊接工藝規(guī)范參照現(xiàn)車生產進行調節(jié)，焊接方法采用熔化極惰性氣體保護焊，外觀檢測執(zhí)行ISO 17637，射線檢測執(zhí)行E N 12517-2，驗收標準及級別為ISO 10042-B級。修復時要注意，同一個部位修復次數(shù)不能超過3次，否則該位置的焊縫強度會大大降低。

表3為正面焊縫氣孔缺陷修復的焊接參數(shù)，焊接順序示意圖見圖8所示。

表3 主要焊接工藝參數(shù)

圖8

正面焊縫修復采用三層四道焊，熔深要求為8m m，同時該要求6m m焊角厚度。其中F 1為打底焊，焊接規(guī)范稍大，保證焊縫根部熔合良好；F 2為填充焊，焊接之前需要注意層間溫度不能超過70℃，同時必須清除打底焊上的表面缺陷，避免層間未熔合、夾渣等缺陷；F 3和F 4為蓋面焊，該層焊縫的焊接規(guī)范相對偏小，焊接前同樣需控制層間溫度和清除缺陷，另外還需要保證焊縫表面成形。表4為反面焊縫氣孔缺陷修復的焊接參數(shù)，焊接順序示意圖見圖9所示。

表4 主要焊接工藝參數(shù)

圖9

反面焊縫修復采用兩層三道焊，熔深要求為4m m，焊縫表面磨平。其中F 1為打底焊，焊接規(guī)范與正面焊縫打底焊相當，保證焊縫根部熔合良好；F 3和F 4為蓋面焊，該層焊縫的焊接規(guī)范相對偏小，焊接前需控制層間溫度和層間缺陷。

三、結 論

1.焊接修復前必須結合射線探傷的結果來準確地定位氣孔所在的位置。

2.氣孔缺陷消除需徹底，同時要仔細地修整焊道的坡口。

3.焊接修復前需要制作模擬試件，調試最合適的焊接工藝規(guī)范，同時還要避免修復過程中再次參數(shù)其他焊接缺陷。

4.一般情況下要求焊接修復一次性合格，同一部位的焊修次數(shù)不能超過三次。

[1]胡煌輝.鋁合金MI G焊時氣孔的預防[J].電力機車與城軌車輛,2003，（3）.

[2]陳祝年.焊接工程師手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社,2002.