翟朋飛

摘要：近年來(lái)，隨著車輛運(yùn)行速度的不斷提高，有許多零部件在復(fù)雜和苛刻的條件下長(zhǎng)期工作會(huì)出現(xiàn)裂紋、磨損或損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致報(bào)廢，因此在許多情況下需要進(jìn)行焊接修復(fù)。焊接修復(fù)機(jī)車磨損件的作業(yè)呈現(xiàn)堆焊的數(shù)量大、時(shí)間長(zhǎng)及堆焊材料各異的特點(diǎn)，需要不同的焊接修復(fù)方法對(duì)其進(jìn)行堆焊修復(fù)。

關(guān)鍵詞：電機(jī)轉(zhuǎn)子;紫銅;線圈

本文針對(duì)機(jī)車牽引電機(jī)線圈焊接修復(fù)進(jìn)行探討。企業(yè)機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)電阻值超高、接地、匝問短路等故障，可通過更換線圈，采用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行線圈頭與換向器銅頭的焊接修復(fù)，只有焊接工藝編制合理才能保證焊接質(zhì)量。

一、手工電弧焊

手工電弧焊是最常用的焊接修復(fù)方法，其設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、方便，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)還是在生產(chǎn)單位修復(fù)均可以采用。但由于手工電弧焊堆焊效率低、稀釋率高、勞動(dòng)強(qiáng)度大的特點(diǎn)，使得手工電弧焊對(duì)很多零件的堆焊受限。采用直流反接，利用手工電弧焊對(duì)轍叉心軌進(jìn)行單層和多層堆焊，并且堆焊前不用預(yù)熱，焊后不用熱處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)單層堆焊的母材軟化程度比較大，多層堆焊的性能比單層堆焊的性能好。在單層和多層堆焊的熔合區(qū)的熔合情況都比較好，無(wú)馬氏體生成;焊縫區(qū)組織比較細(xì)小，分布比較均勻，以粒狀貝氏體為主。與單層堆焊對(duì)比，多層焊焊縫組織比單層焊焊縫組織更細(xì)小，以粒狀貝氏體為主。通過在手工電弧焊外加能量（如振動(dòng)）等，增加手工電弧焊在堆焊的應(yīng)用范圍。

二、紫銅的焊接性分析

1.易產(chǎn)生未焊透和未熔合缺陷

由于紫銅的導(dǎo)熱性較強(qiáng)，其熱導(dǎo)率比碳鋼大7～11倍，焊接時(shí)有大量的熱量被傳導(dǎo)損失，由于焊件母材獲得焊接熱輸入的不足，填充金屬和焊件母材之間，不能很好地熔合，容易出現(xiàn)未焊透和未熔合缺陷。

2.焊縫及熔合區(qū)易產(chǎn)生氣孔

紫銅焊接時(shí)，比低碳鋼要更加容易產(chǎn)生氣孔，所形成的氣孔會(huì)分布在焊縫的各個(gè)部位。由于銅在液態(tài)能溶解大量的氫，而在凝固時(shí)氫的溶解度急劇減小，大量的氫要向外逸出;加上銅的導(dǎo)熱性強(qiáng)，熔池凝固特別快，氫氣來(lái)不及逸出，就在焊縫中形成氣孔。

3.焊縫及熔合區(qū)易產(chǎn)生熱裂紋

（1）銅及銅合金的線膨脹系數(shù)比低碳鋼大50%，由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí)的收縮率也較大，對(duì)于剛度大的焊件，焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。（2）熔池結(jié)晶時(shí)，過飽和氫向金屬的顯微缺陷中擴(kuò)散，或者它們與偏析物反應(yīng)生成的水蒸氣，在金屬中造成很大的壓力。（3）熔池結(jié)晶時(shí)，在晶界易形成低熔點(diǎn)的氧化亞銅與銅的共晶物（Cu+Cu20），以及焊件中的鉍（Bi）、鉛（Pb）等低熔點(diǎn)雜質(zhì)在晶界形成偏析，導(dǎo)致焊縫裂紋的產(chǎn)生。為防止熱裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)采用熱源集中的焊接方法，嚴(yán)格控制母材和焊接材料中的鉍（Bi）、鉛（Pb）等雜質(zhì)的含量，并采用焊后緩慢冷卻的方法控制裂紋的產(chǎn)生。

4.焊接接頭性能低

紫銅在焊接時(shí)，由于焊縫晶粒受熱嚴(yán)重而長(zhǎng)大，合金元素的蒸發(fā)和氧化，焊接過程的雜質(zhì)及合金元素的滲入等，都能使焊接接頭的性能產(chǎn)生很大的變化，主要有以下幾點(diǎn)。一是導(dǎo)電性下降。紫銅焊后，由于焊縫受雜質(zhì)的污染、合金元素的滲入、焊縫不致密等因素的影響，其導(dǎo)電性能低于基本金屬，雜質(zhì)和合金元素越多，導(dǎo)電性就越差。二是力學(xué)性能下降。由于焊縫與熱影響區(qū)的晶粒長(zhǎng)大，各種脆性的易熔共晶在晶界上出現(xiàn)，使焊接接頭的力學(xué)性能有所下降，尤其是塑性和韌性降低更為顯著。三是耐腐蝕性能下降。由于焊接過程合金元素的蒸發(fā)和氧化焊接接頭存在的各種焊接缺陷、晶界上存在的脆性共晶體等，都會(huì)不同程度地降低焊接接頭的耐腐蝕性。

三、焊接工藝的確定及實(shí)施

1.焊接工藝的確定

經(jīng)過對(duì)紫銅的焊接性分析，焊接方法采用熱源集中的手工鎢極氬弧焊，確定對(duì)線圈不添加任何金屬，采用大電流熔化線圈本身，從而形成焊縫。原因：由于每批次線圈材質(zhì)有所差異，不同的材質(zhì)會(huì)直接影響到電阻值的高低。使用填充焊條或金屬時(shí)，導(dǎo)致與原線圈的材質(zhì)有差異，影響電阻值;如果使用H1AgCu34 16HL304銀銅焊條成本高，電阻值超高，達(dá)不到要求。

2.焊接準(zhǔn)備

（1）焊接前首先把升高片車削平整，然后將工件吊裝到焊房工位進(jìn)行固定，使工件焊接部位利于焊接操作。將待焊工件表面的油脂、水、氧化物及其他雜物清除干凈，用銅鋼絲輪打磨，直至工件露出金屬光澤，再用丙酮清洗被焊面。（2）采用浸水后石棉布包扎在升高片下方，防止焊接溫度過高。焊接完畢待冷卻20min后，自然冷卻到60～70℃再進(jìn)行第二圈焊接，這樣有效地防止燒損線圈包扎的絕緣層形成的碳化。

3.焊接實(shí)施過程

（1）焊接方向采用從外到里，焊槍與工件之間的夾角750°～850°。（2）焊接順序：焊一道，隔三道。隔三道的原因：每把線圈是四組，不問隔三道就會(huì)是一把線圈焊了二道，從而使線圈溫度過高，燒損絕緣層。第一圈焊接完成后，自然冷卻;然后依次焊完。（3）每一升高片上的焊點(diǎn)應(yīng)為條狀焊縫。（4）焊后清理焊接處，用鋼鋸條清理升高片上的焊渣及片問絕緣，除去銅瘤、灰塵，要使片問露出云母本色，防止匝間短路。（5）焊接表面不應(yīng)有氣孔或夾鎢等缺陷，如有缺陷，應(yīng)及時(shí)鏟出返修。（6）清理干凈焊縫后去除石棉，交下工序檢測(cè)。

4.焊后檢測(cè)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定采用對(duì)地工頻耐壓試驗(yàn)。焊接后的耐壓試驗(yàn)。匝間：480V;對(duì)地工頻耐壓試驗(yàn)：4150V，lmin無(wú)閃絡(luò)擊穿現(xiàn)象;測(cè)電阻1～57片，0.01242±10%0。

四、結(jié)論

隨著社會(huì)的發(fā)展及生產(chǎn)效率的不斷提高，在堆焊修復(fù)機(jī)車零件的焊接方法，設(shè)備及工裝上要求能夠堆焊不同磨損程度的零件，同時(shí)再保證堆焊質(zhì)量，能夠進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。