淺談低地板地鐵車輛結(jié)構(gòu)中關(guān)于HV50°坡口T型接頭的焊接

孫宏宇

摘 要：隨著不銹鋼城市軌道交通的快速發(fā)展，車體鋼結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了很大變化。在沈陽渾南、武漢東湖低地板不銹鋼車體中有部分結(jié)構(gòu)采用了無鈍邊、無間隙的T型接頭全熔透焊縫。本文根據(jù)不銹鋼脈沖焊接的特點，系統(tǒng)地對HV50°坡口T型接頭焊接過程中基于原接頭形式的焊接工藝改善及操作方法做以闡述。

關(guān)鍵詞： HV50°坡口 T型接頭 脈沖MAG焊

引言：

不銹鋼材料以其耐腐蝕能力強(qiáng)，強(qiáng)度高，使用壽命長在我國鐵路軌道車輛生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，2002年，中車長春軌道客車股份有限公司率先建成了國內(nèi)第一條不銹鋼車體自動化生產(chǎn)線，并且不斷地結(jié)合國際先進(jìn)技術(shù)，自主開發(fā)了100%低地板不銹鋼城市軌道交通電動車組，與傳統(tǒng)的城市軌道交通客車相比，100%低地板城市軌道交通客車無需設(shè)置專用站臺，極大地方便了乘客上下通行；無需建設(shè)封閉線路，軌道可直接鋪設(shè)在路面上，轉(zhuǎn)彎半徑小，可在城區(qū)狹小地帶穿越，易于城市規(guī)劃，工程造價僅為地鐵的1/5；環(huán)保性更好，噪音低。100%低地板車體鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)城市軌道交通客車車體鋼結(jié)構(gòu)有了很大的不同，按照歐洲設(shè)計要求，車體鋼結(jié)構(gòu)部分部件采用開單面HV50°坡口，全熔透的焊接工藝，它的優(yōu)點在于此種接頭形式能增加焊縫的有效工作面積，能承受車輛運行過程不斷變化的沖擊載荷，延長鋼結(jié)構(gòu)的全使用壽命周期，但在實際生產(chǎn)中，此種特殊焊接接頭形式易出現(xiàn)焊縫根部未熔合和側(cè)壁未熔合，相比傳統(tǒng)的T型接頭，此種特殊接頭易出現(xiàn)焊縫根部未熔合和側(cè)壁未熔合等焊接缺陷，產(chǎn)生缺陷的焊縫將對車體鋼結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，焊接工藝與操作方法成為制約生產(chǎn)的難點，難于操作，采取什么樣的焊接工藝和操作方法成為制約生產(chǎn)的難點。

1產(chǎn)生不熔合焊接缺陷的原因分析

1.1運槍方法不當(dāng)

通過對理化檢驗結(jié)果的研究與分析，運槍方法不當(dāng)是產(chǎn)生未熔合的原因之一，在生產(chǎn)中操作者打底焊時為減少后續(xù)蓋面焊的填充量，習(xí)慣采用往復(fù)運槍，拉長焊絲干伸長度，增加打底焊縫高度，這樣易造成熔池體積增加，加熱面積過大，熱量分散，造成焊縫根部熔深變淺，蓋面焊時習(xí)慣采用傳統(tǒng)的鋸齒形運槍法，但此種運槍方法鋸齒與鋸齒之間有一定間距，造成了側(cè)壁未熔合的現(xiàn)象產(chǎn)生。

1.2焊接參數(shù)不正確

焊接參數(shù)不正確，焊接電流大多在220A-230A之間，焊接電流過小，熔深變淺，根部容易產(chǎn)生未熔合，焊接電壓多在20-22V之間，焊接電壓偏大，焊道寬而平坦，容易產(chǎn)生未熔合。

1.3熔滴過渡形式選擇不恰當(dāng)

在熔滴過渡形式中多采用短弧過渡形式，短弧過渡熔滴熔深較小，在焊接規(guī)范采用相對較小的情況下容易根部未熔合、側(cè)壁未熔合的情況。

2基于原接頭形式的焊接工藝改善

2.1采用脈沖焊接

經(jīng)過測量料件坡口角度為50°，坡口鈍邊為0mm，在坡口往上1.5mm處鈍邊厚度為0mm、0.2mm、0.3 mm、如圖

在焊接操作上，8mm厚板材焊接需要2層2道完成，由于此種無鈍邊坡口處板厚較薄，如果采取第一層打底焊單面焊雙面成型熔透技術(shù)，這樣就可以避免根部不熔合現(xiàn)象的產(chǎn)生，全熔透焊接的關(guān)鍵是打底焊，而要實現(xiàn)背透成型1.5-2mm焊絲必須在打底時將立板坡口根部熔透。由于脈沖焊接對熔池具有強(qiáng)烈的攪拌作用，可以有效地克服打底焊時產(chǎn)生的根部未熔合現(xiàn)象，因此焊接時采取脈沖焊接。

2.2脈沖焊接的優(yōu)點

脈沖焊接時，電磁收縮力影響增大，此收縮力使焊絲液態(tài)端部收縮，提高了收縮位置的電流密度，增加了收縮力，最終使熔滴過渡，收縮效應(yīng)以電流強(qiáng)度平方的形式增大，實現(xiàn)一個脈沖過渡一個熔滴，其熔化效率提高約25%，增加焊縫熔合程度，有效減少焊逢未熔合缺陷的產(chǎn)生。

3改善焊接參數(shù)與運槍方法

3.1改善焊接參數(shù)

針對8mm厚的鋼板，采用脈沖焊接工藝，通過對此種HV50°坡口T型接頭焊接試件的多次焊接試驗，對焊接電流、焊接電壓、焊接速度等工藝參數(shù)不斷進(jìn)行調(diào)整，選出焊接效果最佳的一套參數(shù)。最后，確定了HV50°坡口T型接頭脈沖焊接最佳工藝參數(shù)，第一層電流250A、電壓19V、保護(hù)氣體97.5Ar+2.5CO2；第二層電流255A、電壓20V、保護(hù)氣體97.5Ar+2.5CO2

3.2改善打底焊時運槍方法：

打底焊接時采用直線運槍焊法，這樣可以使熔池體積較小，使電弧熱能集中擊穿根部鈍邊最薄處形成背透。

3.3改善蓋面焊時運槍方法

采用斜橢圓運槍蓋面法，傳統(tǒng)的鋸齒形蓋面運槍方法在蓋面時與板側(cè)壁產(chǎn)生的是點結(jié)合，不能夠?qū)?cè)壁進(jìn)行有效的熱輸入，所以產(chǎn)生側(cè)壁不熔合現(xiàn)象。對于此種接頭形式采用斜橢圓運槍蓋面法，起弧后作斜橢圓運槍，焊槍在立板側(cè)壁及平板作短暫停留，確保側(cè)壁及平板熔合良好。

4結(jié)論

通過我們大量實驗，通過對焊接工藝和焊接方法的改善，針對100%低地板車輛車體鋼結(jié)構(gòu)中的HV50°坡口T型接采取采用脈沖MAG焊（97.5Ar+2.5CO2%），第一層打底焊單面焊雙面成型熔透技術(shù)工藝，運用斜橢圓運槍蓋面法，焊后通過嚴(yán)格的理化檢驗金相全部合格，攻克了此種無鈍邊、無間隙的T型接頭全熔透焊縫這道難題。

參考文獻(xiàn)：

1.王洪光，焊接原理與工藝；

克萊德工藝技術(shù)規(guī)范；