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        端部底架枕梁焊接工藝及質(zhì)量控制

        2021-11-24 01:10:52李吉海孫雪菲高常龍
        商品與質(zhì)量 2021年15期
        關(guān)鍵詞:焊縫變形工藝

        李吉海 孫雪菲 高常龍

        中車四方車輛有限公司 山東青島 266000

        斯里蘭卡客車,在底架枕梁組成的焊接施工過程中,由于底架枕梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜,焊接量大,極易出現(xiàn)焊接變形、焊縫中存在未熔合、氣孔超標(biāo)等質(zhì)量問題。枕梁是由多個零部件組焊而成,如果枕梁的空間內(nèi)部出現(xiàn)焊接缺陷將很難進(jìn)行返修,如果多次返工不合格,將使整個枕梁報廢,所以要求枕梁的各條焊縫一次焊接合格,需要采取合適的焊接工藝措施保證底架枕梁結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、焊接及外觀質(zhì)量[1]。

        1 產(chǎn)生缺陷的原因及解決措施

        1.1 枕梁焊接變形

        由于枕梁組焊過程中熱輸入量較大,所以焊接收縮量較大,因此,可以從下料之初就對焊接進(jìn)行提前控制,根據(jù)焊接后的變形量從下料加工對單件尺寸進(jìn)行控制,但是單件的橫向尺寸、縱向尺寸經(jīng)過放量又容易導(dǎo)致整體裝配尺寸出現(xiàn)偏差,極端情況下甚至?xí)?dǎo)致不能安裝的情況。因此在實際操作過程中,上、下蓋板、腹板的尺寸放量必須經(jīng)過精細(xì)計算,以防止出現(xiàn)難以裝配的情況。為了有效避免焊接造成的變形情況,對腹板與筋板、筋板與筋板的焊縫,進(jìn)行電弧焊,焊接時要在縱向中心線兩側(cè)進(jìn)行對稱焊接,焊接中要通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)胎臺面,使每到焊縫均在PB狀態(tài)進(jìn)行焊接。而在具體焊接過程中,枕梁腹板與下蓋板焊縫間隙可以控制在0-1mm,焊接間隙通過焊接工裝夾具進(jìn)行控制,除了保持焊縫間隙的準(zhǔn)確外,還要保證工件焊接過程中平穩(wěn)、可靠。焊接工裝夾具夾緊力要足夠,以有效對抗焊接過程中的焊接變形,滿足整個結(jié)構(gòu)的尺寸符合設(shè)計要求[2]。

        在枕梁單件進(jìn)行組焊裝配過程中,采用了反變形和工藝梁支撐對焊接變形進(jìn)行進(jìn)一步控制,根據(jù)下料單件尺寸,首先確定工件一側(cè)在焊接工裝上的尺寸,接下來根據(jù)圖紙要求確定筋板位置,這樣就確定了筋板的左右定位尺寸,并在筋板兩個側(cè)面加上工藝支撐,工藝支撐應(yīng)盡量與筋板尺寸相近,以最大限度減少焊接過程中的收縮變形。枕梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體定位后,在焊縫中間位置放置2mm厚的反變形塊,接下來操作整個工裝的定位壓緊裝置,確保各個部位完全壓緊。焊接時,由于單個方向焊接更易導(dǎo)致焊接變形,因此采用兩名焊工在兩側(cè)同時對稱焊接。

        通過對單件進(jìn)行工藝放量和對較大焊接部件預(yù)制反變形控制及對稱焊接等方法,焊接變形得到了很好的抑制,經(jīng)過測量,整體表面平直度有效控制在了1-3mm,完全符合圖紙的平面度要求。經(jīng)過此次實踐,充分證實了采用上述三種工藝改善方法,枕梁的平面度相比于改善前取得了很大的提高,并降低了后續(xù)的調(diào)修,整個車體底架枕梁的焊接制造水平取得了長足的進(jìn)步。

        1.2 焊縫未熔合

        由于焊工操作方法不當(dāng)使得焊接速度不穩(wěn)定、停留時間不足、焊槍角度不正確及焊縫區(qū)表面存在氧化膜或銹皮等原因,枕梁上、下蓋板與腹板焊縫在切割取樣后發(fā)現(xiàn),多層焊縫層間極易出現(xiàn)未熔合的現(xiàn)象。除此以外,焊縫根部咬邊等缺陷也對焊接質(zhì)量產(chǎn)生了極大的影響。

        焊縫未熔合及咬邊主要由以下幾方面原因造成:①焊接速度不穩(wěn)定、停留時間不足、焊槍角度不正確等,焊縫區(qū)表面存在氧化膜或銹皮也有一定的關(guān)系。②操作人員不能精確掌握焊接參數(shù),此外焊接設(shè)備使用的熟練度也有待提高,特別是進(jìn)行焊接作業(yè)時,不同焊接接頭的熔滴受重力影響難以對熔覆過程進(jìn)行準(zhǔn)確把握。③焊接過程中應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行焊條擺動,以促使焊縫得到有效填充,但是實際操作過程中,出現(xiàn)了擺動幅度偏小的情況,造成了焊縫未熔合的現(xiàn)象發(fā)生。④部分焊縫由于只能在平焊位置(PA)進(jìn)行焊接,而受限于工裝設(shè)備,并不能對該方向進(jìn)行調(diào)整,這就導(dǎo)致在焊接圓弧位置時只能調(diào)整手中焊槍的運行軌跡和角度后進(jìn)行焊接,因此圓弧部位的焊縫出現(xiàn)了焊接不均勻的問題,由此而引發(fā)未熔合現(xiàn)象[3]。

        解決措施:在圓弧處焊接時減慢焊接速度、增加熔池邊緣的停留時間并改變焊槍角度使電弧力推動金屬流動,減小電弧擺動以減小焊接熔池。同時養(yǎng)成良好的焊接操作習(xí)慣,在焊接之前清理全部坡口面和焊縫區(qū)表面上的軋制氧化皮和雜質(zhì),做到表面清理及時。工藝上,確保層間焊縫、打底焊縫得到了充分的打磨,并對焊接車間的溫度、濕度及風(fēng)速進(jìn)行嚴(yán)格管控,對焊工進(jìn)行培訓(xùn),確保焊接過程中焊條擺動合理,這樣一次探傷合格率由之前的90%提升到了97.5%。

        1.3 調(diào)修

        焊接工藝的改進(jìn)及焊接技能的提升有效減少了各種焊接缺陷的發(fā)生,除此以外,枕梁的整體變形情況得到了很大的改善。但是較大工件的焊接變形及后續(xù)裝配仍不可忽視。為了進(jìn)一步提高枕梁焊接平面度,提高枕梁的整體尺寸精度及質(zhì)量,需要采用焊后調(diào)修的方式對枕梁進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

        調(diào)修的首要工作是確定調(diào)修部位,其次是確定調(diào)修量,因此在枕梁焊接完成后,采用水平尺對枕梁的上下表面進(jìn)行檢測,對需要調(diào)修的部位進(jìn)行標(biāo)記,并確定調(diào)修量。由于枕梁尺寸大,材料厚,因此大變形的部位在調(diào)修的過程中并不能單純使用火焰或者機(jī)械調(diào)修的方式進(jìn)行調(diào)修作業(yè)。針對發(fā)生小變形的部位,采用火焰加熱的方式,使加熱溫度控制在600-700°C以內(nèi)進(jìn)行調(diào)修。針對發(fā)生大變形的部位,調(diào)修選擇機(jī)械調(diào)修與火焰調(diào)修混合的方式。經(jīng)過調(diào)修厚,枕梁寬度方向的變形量應(yīng)控制在≤3mm/3m,這樣才能確保車體的枕梁與底架可以按照圖紙裝配要求進(jìn)行組裝。

        通過實施以上調(diào)修方案,枕梁上下表面的平面度誤差控制在3mm/3m以內(nèi),為枕梁尺寸精度和平面度提供了保障[4]。

        2 結(jié)語

        斯里蘭卡端部底架枕梁組焊采用了上述的組裝工藝和焊接工藝,大部件的焊接變形以及焊縫缺陷得到了有效控制。同時降低了焊接人員勞動時間,勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本也得到了更好的控制。

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