李曉輝 王飛 李曉輝 易冉 王彥元 趙元鵬 欒蓉

摘要： 本文介紹了某型特種車承載側(cè)梁的結(jié)構(gòu)形式、工藝難點(diǎn)分析，通過對側(cè)梁不同角度雙坡口焊接技術(shù)進(jìn)行研究與實(shí)踐，探索出一套完整的側(cè)梁焊接技術(shù)。該焊接技術(shù)有效地控制了側(cè)梁的焊接變形，保證了側(cè)梁的焊接質(zhì)量，滿足了產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

Abstract： This paper introduces the structure and process difficulty analysis of a certain type of special vehicle load-bearing side beam. Through the research and practice of welding technology of double grooves with different angles of the side beam， a complete set of welding technology of the side beam is explored. The welding technology effectively controls the welding deformation of the side beam， ensures the welding quality of the side beam， and meets the technical requirements of product design.

關(guān)鍵詞： 某型特種車;承載側(cè)梁;不同角度雙坡口;焊接技術(shù)

Key words： a certain type of special vehicle;load-bearing side beam;double grooves with different angles;welding technology

中圖分類號：P755.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）05-0031-03

1 ?概述

某型特種車是一種在標(biāo)準(zhǔn)軌距線路上運(yùn)行，裝運(yùn)大型變壓器等闊大貨物的特種車輛。該車具有載重大、自重輕、性能可靠、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。整車全長61010mm，載重360t，自重200t，承載框架側(cè)梁組成是該車型結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，生產(chǎn)難度最大的零部件。它由上蓋板、下蓋板和腹板工藝件等組成的變截面箱型結(jié)構(gòu)，選用了HG70E高強(qiáng)鋼，這種鋼的焊接質(zhì)量是影響該車承載性能結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此對焊接質(zhì)量要求非常高。前期生產(chǎn)中出現(xiàn)了焊接缺陷，針對這一狀況，對其焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝難點(diǎn)分析

側(cè)梁由上下蓋板和腹板等組成，如圖1所示。側(cè)梁呈箱型梁結(jié)構(gòu)，由于其長度較長，焊接后的形位公差要求較高，特別是腹板與上下蓋板的焊接，焊縫長度長，熔深較深，焊絲填充量很大，熱輸入量較大，焊接過程中，容易出現(xiàn)焊接缺陷，因此增加了側(cè)梁的焊接難度。

3 ?材料性能分析

3.1 側(cè)梁母材性能分析

HG70E是一種低合金高強(qiáng)鋼，具有較高的強(qiáng)度和硬度、較好的焊接性、良好的冷彎性能和低溫沖擊性能;具有一定淬硬傾向，焊前需預(yù)熱，以提高其臨界斷裂應(yīng)力，降低其冷裂紋敏感性。它的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表1、表2。

3.2 焊材性能分析

HG70E與HG70E鋼焊接采用直徑？覫1.2mm的ER69-G的焊絲（焊絲的化學(xué)成分和熔敷金屬力學(xué)性能符合GB/T 8110-2020的要求）。焊材的化學(xué)成分和力學(xué)性能如表3、表4。

4 ?焊接工藝要求

4.1 焊接設(shè)備

焊機(jī)選用氣體保護(hù)焊機(jī)KRⅡ-500，選用直流反接的連接方式。焊機(jī)狀態(tài)應(yīng)良好，能在所要求的電流范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的電弧，而且安全可靠。

4.2 焊接工藝要求

①焊前清理：待焊處及其周圍50mm范圍內(nèi)母材的氧化皮、水、鐵銹、油污等異物須清理干凈，直至露出金屬光澤。

②預(yù)熱：HG70E鋼板的焊縫，包括點(diǎn)焊，必須先預(yù)熱，預(yù)熱范圍應(yīng)包括焊縫兩側(cè)各100mm以上，盡量在焊縫的另一側(cè)鋼板面預(yù)熱。預(yù)熱時(shí)應(yīng)有專人測溫，溫度范圍為80℃～120℃。

③定位焊：因承載框架側(cè)梁的上下蓋板與腹板的拘束應(yīng)力較大，定位焊分兩層：第一層長80-100mm，第二層在第一層的中間，長度約40-60mm，留出兩個(gè)端頭，以方便后面焊接，間距為500mm左右。

④多層多道焊：打底焊前將所有定位焊兩端打磨成斜坡狀，以保證焊縫接頭充分熔透;在焊接斜坡段焊縫時(shí)，應(yīng)采用上坡焊。焊接時(shí)采用窄焊道操作方法，焊絲擺動幅度盡可能小;在焊接之前將焊道里所有可見的缺陷及異物須清理干凈，并保持每層焊縫厚度3～5mm，層間溫度控制在100℃～150℃范圍內(nèi)。

⑤焊縫外觀：所有焊縫均應(yīng)熔合良好，不允許出現(xiàn)咬邊，弧坑裂紋等缺陷。

5 ?焊接操作技術(shù)

①打底層采用左、右焊法均可，焊角為5-6mm。在焊接過程中，焊槍與蓋板的夾角為20°-30°（如圖2所示），與焊接方向的前傾角在70°-110°為宜，可利用電弧吹力作用延緩熔池液態(tài)金屬的推進(jìn)，延長電弧在熔池內(nèi)停留時(shí)間，獲取更大的電弧熱量時(shí)，加大焊縫熔深，保證焊縫根部焊透且熔合性好，同時(shí)能得到外觀飽滿而平滑的焊縫。

②填充層采用左焊法，第一層采用一道焊接，填充層從第二層開始，采用多層多道焊接，第二層使用兩道焊接，第三層使用三道焊接，以此類推，最后的填充層焊完后，焊道預(yù)留深度為1-3mm，以方便蓋面層焊接操作實(shí)施。

1）填充第一層焊接時(shí)，焊角尺寸為7-8mm，焊槍與蓋板的夾角為25°-35°（如圖3），與焊縫方向呈70-90°的后傾角（如圖4），采用圓圈形運(yùn)條、月牙形運(yùn)條、鋸齒形運(yùn)條、三角形運(yùn)條方法均可，當(dāng)焊絲運(yùn)條至焊道上側(cè)與補(bǔ)強(qiáng)板坡口夾角處稍作停留0.5-1秒，再快速向下斜拉至熔池下側(cè)與蓋板連接位置距熔池前端1/4處，以保證焊縫兩側(cè)與母材充分熔合。

2）填充層第二層第一道焊接時(shí)，焊角為4-5mm，焊槍與蓋板的夾角為20°-30°，與焊縫方向的后傾角在60°-85°為宜，采用直線往返形運(yùn)條方式。第二道焊接時(shí)，焊槍與補(bǔ)強(qiáng)板坡口面夾角為45°-65°（如圖5所示）為宜，與焊縫方向的后傾角在60°-70°可采用小月牙形運(yùn)條和小斜圓圈運(yùn)條焊接，當(dāng)焊絲運(yùn)條至焊道下側(cè)須回壓第一道焊縫寬度的1/2-2/3處，焊縫厚度為4-5mm，與第一道焊縫保持一致，使焊縫表面與蓋板保持垂直，有利于后續(xù)焊縫層的排列，始終保證焊縫表面與坡口面之間的角度尺寸，直至第一塊腹板坡口焊完。

3）填充層從第三層開始，往后每層的第一道和最后一道焊接操作方法與第二層一致，中間焊縫焊接時(shí)采用左焊法，焊槍與焊縫表面的下夾角為80°-90°為宜（如圖6所示），與焊縫方向的后傾角在60°-70°可采用直線往返形運(yùn)條和小斜圓圈運(yùn)條方法焊接，當(dāng)焊絲運(yùn)條至焊道下側(cè)須壓住第一道焊縫寬度的1/2-2/3處，焊縫厚度為4-5mm，第三層的操作方法可適用至填充層的最后一層。

③蓋面層第一道焊接時(shí)，采用左焊法，焊槍與蓋板夾角為30°-50°（如圖7所示），與焊縫方向的后傾角在60°-90°為宜，采用直線往返形運(yùn)條方式，熔合蓋板棱邊1-2mm為宜。中間焊縫與第三層的中間焊縫焊接方式一致。最后一道焊接時(shí)，焊槍在焊縫寬度下夾角為70-90°（如圖8所示），與焊縫方向的后傾角為65-85°，焊絲以第一道焊縫上側(cè)熔合線與焊縫熔合線中心為中心運(yùn)條，采用直線往返運(yùn)條，熔合第一道焊縫的1/2至2/3及腹板坡口棱邊0.5-1mm為宜，控制焊縫不咬邊，不做橫向擺動。收弧時(shí)，焊縫一定要填滿弧坑，以避免產(chǎn)生弧坑裂紋，從而保證焊接質(zhì)量，并使焊接外觀成型良好。

6 ?結(jié)論

通過對某型特種車輛箱型側(cè)梁焊接技術(shù)的研究與探索，該焊接技術(shù)使焊工操作動作更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，能讓不同等級的電焊工在類似厚板雙坡口不同角度接頭形式的產(chǎn)品生產(chǎn)中快速掌握，有效避免焊縫產(chǎn)生未熔合的質(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文鉞.焊接冶金學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

[2]王宗杰.熔焊方法及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]李亞江.焊接冶金學(xué)-材料焊接性[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.