實(shí)心牽引銷表面缺陷的焊接返修工藝

程超等

【摘 要】 分析了實(shí)心牽引銷表面缺陷的形成原因，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機(jī)車新造之前、機(jī)車檢修等環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 實(shí)心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機(jī)車有限公司生產(chǎn)的HXN5型機(jī)車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉(zhuǎn)向架，其優(yōu)點(diǎn)是可以將機(jī)車運(yùn)行中轉(zhuǎn)向架上產(chǎn)生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時(shí)還能允許轉(zhuǎn)向架相對于車體有適當(dāng)?shù)臋M動和轉(zhuǎn)動?？梢姡瑺恳N是連接機(jī)車車架與轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件。

在機(jī)車?yán)袡z修、探傷檢查重要部位時(shí)發(fā)現(xiàn)牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經(jīng)過多環(huán)節(jié)排查分析，確認(rèn)缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時(shí)焊接修復(fù)導(dǎo)致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴(kuò)展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進(jìn)行清理消除。

1 焊接條件的準(zhǔn)備

1.1 母材

牽引銷材質(zhì)采用的是美國AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中B+級鑄鋼，其主要的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據(jù)焊材與母材等強(qiáng)度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近?？紤]到焊接返修作業(yè)的便捷性，采用手工電弧焊。

根據(jù)上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標(biāo)準(zhǔn)，焊條規(guī)格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優(yōu)良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優(yōu)良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進(jìn)行全位置焊接。其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機(jī)車服役過程中，牽引銷的機(jī)加工表面已經(jīng)出現(xiàn)了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進(jìn)行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機(jī)，拋光清理氧化層，效果顯著，達(dá)到能夠進(jìn)行探傷檢測的表面狀態(tài)（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區(qū)、Ⅲ區(qū)（如圖3所示）進(jìn)行縱向、圓周兩個(gè)方向進(jìn)行連續(xù)磁化。根據(jù)表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標(biāo)識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標(biāo)識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼的氣砂輪，對缺陷區(qū)域進(jìn)行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進(jìn)行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復(fù)，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機(jī)將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區(qū)域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區(qū)的所有缺陷位置都必須進(jìn)行焊接修復(fù)，而Ⅲ區(qū)的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進(jìn)行焊接修復(fù)。

2.4 焊接返修

AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時(shí)不準(zhǔn)焊接返修。局部預(yù)熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預(yù)熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預(yù)焊接區(qū)域預(yù)熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認(rèn)溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時(shí)，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區(qū)域進(jìn)行精細(xì)清理，更好地清除雜質(zhì)粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩(wěn)定性好，容易控制，能夠保證焊接質(zhì)量和良好的焊縫成形；焊條熔化產(chǎn)生的氣體熔渣能夠?qū)θ鄢禺a(chǎn)生有效保護(hù)，不容易產(chǎn)生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩(wěn)定，飛濺小。而且符合鑄件補(bǔ)焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數(shù)如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現(xiàn)的可能性，需要對焊接區(qū)域進(jìn)行焊后緩冷。例如可以選取適當(dāng)面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區(qū)域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時(shí)以上。

2.5 返修區(qū)域修整

焊后緩冷結(jié)束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機(jī)打磨補(bǔ)焊區(qū)域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區(qū)域復(fù)探驗(yàn)證

對打磨修整后的返修區(qū)域再次進(jìn)行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標(biāo)識。重復(fù)步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認(rèn)缺陷完全消除。

3 結(jié)果及意義

經(jīng)過確認(rèn)，返修結(jié)果符合實(shí)心牽引銷的質(zhì)量要求，此返修工藝已經(jīng)推廣至機(jī)車新造前或機(jī)車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機(jī)車安全穩(wěn)定地運(yùn)行的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機(jī)車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint

【摘 要】 分析了實(shí)心牽引銷表面缺陷的形成原因，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機(jī)車新造之前、機(jī)車檢修等環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 實(shí)心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機(jī)車有限公司生產(chǎn)的HXN5型機(jī)車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉(zhuǎn)向架，其優(yōu)點(diǎn)是可以將機(jī)車運(yùn)行中轉(zhuǎn)向架上產(chǎn)生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時(shí)還能允許轉(zhuǎn)向架相對于車體有適當(dāng)?shù)臋M動和轉(zhuǎn)動。可見，牽引銷是連接機(jī)車車架與轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件。

在機(jī)車?yán)袡z修、探傷檢查重要部位時(shí)發(fā)現(xiàn)牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經(jīng)過多環(huán)節(jié)排查分析，確認(rèn)缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時(shí)焊接修復(fù)導(dǎo)致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴(kuò)展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進(jìn)行清理消除。

1 焊接條件的準(zhǔn)備

1.1 母材

牽引銷材質(zhì)采用的是美國AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中B+級鑄鋼，其主要的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據(jù)焊材與母材等強(qiáng)度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近?？紤]到焊接返修作業(yè)的便捷性，采用手工電弧焊。

根據(jù)上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標(biāo)準(zhǔn)，焊條規(guī)格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優(yōu)良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優(yōu)良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進(jìn)行全位置焊接。其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機(jī)車服役過程中，牽引銷的機(jī)加工表面已經(jīng)出現(xiàn)了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進(jìn)行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機(jī)，拋光清理氧化層，效果顯著，達(dá)到能夠進(jìn)行探傷檢測的表面狀態(tài)（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區(qū)、Ⅲ區(qū)（如圖3所示）進(jìn)行縱向、圓周兩個(gè)方向進(jìn)行連續(xù)磁化。根據(jù)表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標(biāo)識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標(biāo)識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼的氣砂輪，對缺陷區(qū)域進(jìn)行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進(jìn)行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復(fù)，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機(jī)將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區(qū)域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區(qū)的所有缺陷位置都必須進(jìn)行焊接修復(fù)，而Ⅲ區(qū)的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進(jìn)行焊接修復(fù)。

2.4 焊接返修

AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時(shí)不準(zhǔn)焊接返修。局部預(yù)熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預(yù)熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預(yù)焊接區(qū)域預(yù)熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認(rèn)溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時(shí)，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區(qū)域進(jìn)行精細(xì)清理，更好地清除雜質(zhì)粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩(wěn)定性好，容易控制，能夠保證焊接質(zhì)量和良好的焊縫成形；焊條熔化產(chǎn)生的氣體熔渣能夠?qū)θ鄢禺a(chǎn)生有效保護(hù)，不容易產(chǎn)生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩(wěn)定，飛濺小。而且符合鑄件補(bǔ)焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數(shù)如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現(xiàn)的可能性，需要對焊接區(qū)域進(jìn)行焊后緩冷。例如可以選取適當(dāng)面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區(qū)域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時(shí)以上。

2.5 返修區(qū)域修整

焊后緩冷結(jié)束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機(jī)打磨補(bǔ)焊區(qū)域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區(qū)域復(fù)探驗(yàn)證

對打磨修整后的返修區(qū)域再次進(jìn)行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標(biāo)識。重復(fù)步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認(rèn)缺陷完全消除。

3 結(jié)果及意義

經(jīng)過確認(rèn)，返修結(jié)果符合實(shí)心牽引銷的質(zhì)量要求，此返修工藝已經(jīng)推廣至機(jī)車新造前或機(jī)車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機(jī)車安全穩(wěn)定地運(yùn)行的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機(jī)車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint

【摘 要】 分析了實(shí)心牽引銷表面缺陷的形成原因，結(jié)合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機(jī)車新造之前、機(jī)車檢修等環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】 實(shí)心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機(jī)車有限公司生產(chǎn)的HXN5型機(jī)車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉(zhuǎn)向架，其優(yōu)點(diǎn)是可以將機(jī)車運(yùn)行中轉(zhuǎn)向架上產(chǎn)生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時(shí)還能允許轉(zhuǎn)向架相對于車體有適當(dāng)?shù)臋M動和轉(zhuǎn)動。可見，牽引銷是連接機(jī)車車架與轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件。

在機(jī)車?yán)袡z修、探傷檢查重要部位時(shí)發(fā)現(xiàn)牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經(jīng)過多環(huán)節(jié)排查分析，確認(rèn)缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時(shí)焊接修復(fù)導(dǎo)致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴(kuò)展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進(jìn)行清理消除。

1 焊接條件的準(zhǔn)備

1.1 母材

牽引銷材質(zhì)采用的是美國AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中B+級鑄鋼，其主要的化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據(jù)焊材與母材等強(qiáng)度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近。考慮到焊接返修作業(yè)的便捷性，采用手工電弧焊。

根據(jù)上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標(biāo)準(zhǔn)，焊條規(guī)格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優(yōu)良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優(yōu)良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進(jìn)行全位置焊接。其化學(xué)成分和力學(xué)性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機(jī)車服役過程中，牽引銷的機(jī)加工表面已經(jīng)出現(xiàn)了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進(jìn)行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機(jī)，拋光清理氧化層，效果顯著，達(dá)到能夠進(jìn)行探傷檢測的表面狀態(tài)（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區(qū)、Ⅲ區(qū)（如圖3所示）進(jìn)行縱向、圓周兩個(gè)方向進(jìn)行連續(xù)磁化。根據(jù)表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標(biāo)識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標(biāo)識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質(zhì)合金旋轉(zhuǎn)銼的氣砂輪，對缺陷區(qū)域進(jìn)行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進(jìn)行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復(fù)，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機(jī)將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區(qū)域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區(qū)的所有缺陷位置都必須進(jìn)行焊接修復(fù)，而Ⅲ區(qū)的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進(jìn)行焊接修復(fù)。

2.4 焊接返修

AAR M-201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時(shí)不準(zhǔn)焊接返修。局部預(yù)熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預(yù)熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預(yù)焊接區(qū)域預(yù)熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認(rèn)溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時(shí)，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區(qū)域進(jìn)行精細(xì)清理，更好地清除雜質(zhì)粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩(wěn)定性好，容易控制，能夠保證焊接質(zhì)量和良好的焊縫成形；焊條熔化產(chǎn)生的氣體熔渣能夠?qū)θ鄢禺a(chǎn)生有效保護(hù)，不容易產(chǎn)生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩(wěn)定，飛濺小。而且符合鑄件補(bǔ)焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數(shù)如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現(xiàn)的可能性，需要對焊接區(qū)域進(jìn)行焊后緩冷。例如可以選取適當(dāng)面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區(qū)域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時(shí)以上。

2.5 返修區(qū)域修整

焊后緩冷結(jié)束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機(jī)打磨補(bǔ)焊區(qū)域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區(qū)域復(fù)探驗(yàn)證

對打磨修整后的返修區(qū)域再次進(jìn)行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標(biāo)識。重復(fù)步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認(rèn)缺陷完全消除。

3 結(jié)果及意義

經(jīng)過確認(rèn)，返修結(jié)果符合實(shí)心牽引銷的質(zhì)量要求，此返修工藝已經(jīng)推廣至機(jī)車新造前或機(jī)車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機(jī)車安全穩(wěn)定地運(yùn)行的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機(jī)車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint