空調(diào)客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架裂紋焊修工藝

李永軍??

摘要： 針對客車轉(zhuǎn)向架檢修時(shí)，構(gòu)架出現(xiàn)裂紋的問題，通過對該構(gòu)架材料焊接性、工藝性等理論分析，結(jié)合理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出焊修工藝并實(shí)施。論述了現(xiàn)場施焊的工藝措施，提出了確保焊接質(zhì)量的方法。實(shí)踐證明，采用以上焊接工藝措施是可行的。

關(guān)鍵詞： 構(gòu)架裂紋；分析；焊修工藝

中圖分類號： TG422

Crack repair welding process of air conditioning passenger car bogie frame

Li Yongjun

（Xian Railway Transportation Equipment Co. Ltd.， Xian 710086， China）[JZ）]

Abstract：Frame cracked when passenger bogie was serviced. The repair welding process was proposed based on the material weldability， technology and other theoretical analysis. This paper discusses the site welding process and put forward the method to ensure the welding quality. Practice has proved that the use of the above welding process measures are feasible.

Key words：frame cracks； analysis； repair welding process

0 前言

在修理客車轉(zhuǎn)向架時(shí)，分解檢查發(fā)現(xiàn)209T轉(zhuǎn)向架構(gòu)架小端梁（小端梁為變截面箱形梁）有裂紋，裂紋長度達(dá)到箱形梁周長2/3，深度大部分貫穿整個(gè)16 mm的壁厚。

該轉(zhuǎn)向架為某廠1995年生產(chǎn)。為恢復(fù)客車的使用性能，若購置新構(gòu)架，不僅增加修車成本，而且廠修周期加長。根據(jù)構(gòu)架實(shí)際情況，經(jīng)工廠有關(guān)部門研究，為節(jié)約客車修理成本，增加效益，縮短修車周期，決定對小端梁箱形梁的裂紋進(jìn)行焊接修復(fù)。焊接修復(fù)質(zhì)量的好壞直接影響著鐵路的行車安全，因此必須采取相應(yīng)的工藝措施保證焊接修復(fù)質(zhì)量[1-4]。

1 裂紋產(chǎn)生的原因分析

造成客車轉(zhuǎn)向架裂紋的原因是多方面的，包括材質(zhì)、鑄造質(zhì)量和原焊修質(zhì)量、受力狀態(tài)及運(yùn)行狀況。經(jīng)分析認(rèn)為該構(gòu)架裂紋產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn)。

1.1 鑄造缺陷引起的裂紋

構(gòu)架本身是鑄造件，內(nèi)部有夾雜、砂眼等缺陷是難免的。從力學(xué)的觀點(diǎn)分析，缺陷部位與正常組織結(jié)合部的組織纖維會(huì)被逐漸撕裂，形成微小裂紋，隨時(shí)間推移和走行距離的延長，裂紋逐漸擴(kuò)展[1-2]。

1.2 列車提速加快了構(gòu)架裂紋的進(jìn)程

列車提速后，運(yùn)行中所產(chǎn)生的交變載荷比提速前要大得多，在同樣鑄造缺陷的情況下，該處產(chǎn)裂紋以及裂紋擴(kuò)展速度較提速前快得多，這也是導(dǎo)致客車構(gòu)架在短時(shí)期產(chǎn)生裂紋的主要原因。

2 焊接性分析

經(jīng)查閱有關(guān)資料，該構(gòu)架為ZG25鑄鋼，其化學(xué)成分見表1，及力學(xué)性能見表2。

用碳當(dāng)量法對其進(jìn)行焊接性分析，通常采用國際焊接學(xué)會(huì)（IIW）推薦的碳當(dāng)量計(jì)算公式來評價(jià)該鋼材的焊接性。

（IIW）=0.4%～0.6%的范圍，鋼材的淬硬傾向明顯增加，需要采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧﹣肀ＷC焊接質(zhì)量。由此表明，該鋼種焊接性較差，在焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬傾向，且工件的拘束度較大，在施焊時(shí)存在較大的焊接應(yīng)力，反映了鋼材焊接時(shí)具有一定的冷裂紋傾向。

3 焊接工藝性分析

眾所周知，焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋的主要原因是焊接熱影響區(qū)存在一定的淬硬傾向、焊縫中含有一定數(shù)量的擴(kuò)散氫和較大的焊接拉伸應(yīng)力等諸因素綜合所致[5]。為防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生，第一，焊接時(shí)必須進(jìn)行焊前預(yù)熱，采用合理的熱輸入、焊后緩冷等措施，使焊縫及熱影響區(qū)的焊后冷卻速度降低，避免淬硬組織的產(chǎn)生，降低焊接應(yīng)力水平；第二，焊接材料選用堿性低氫型焊條，且在使用前烘干，放在保溫筒中隨用隨取，保溫筒使用前須加熱到100 ℃以上方可放焊條，以降低焊縫中擴(kuò)散氫的含量；第三，焊后立即采用高溫回火熱處理，促使焊縫中的擴(kuò)散氫充分逸出，以達(dá)到改善焊接接頭組織性能，降低焊接殘余應(yīng)力的目的等相應(yīng)的工藝措施來保證焊接質(zhì)量。還應(yīng)指出，因鑄鋼本身在鑄造過程中自身固有的缺陷較多，因此施焊前，對坡口表面應(yīng)進(jìn)行檢查，防止鑄造砂眼、夾渣等缺陷對焊接質(zhì)量的影響[3-5]。

4 焊接工藝的實(shí)施

4.1 焊前準(zhǔn)備

（1）首先，用磁粉探傷來確定裂紋的位置及長度，然后在裂紋兩端打10 mm的止裂孔。

（2）用角磨機(jī)徹底清除裂紋，并開制70° V形坡口，對穿透性裂紋的部位根部留3～4 mm間隙。

（3）用角磨機(jī)打磨坡口及兩側(cè)各20 mm范圍內(nèi)的母材表面水、銹、油污等雜物，直到露出金屬光澤。

（4）焊接材料選用堿性低氫型焊條E5016，且在使用前須經(jīng)350～400 ℃烘干2 h，放在保溫筒中隨用隨取，保溫筒使用前須加熱到100 ℃以上方可放焊條。

（5）焊接設(shè)備采用交流手弧焊機(jī)（如有條件應(yīng)采用直流電源，極性為反接法）。

4.2 施焊工藝

4.2.1 打底焊

為保證焊道不出現(xiàn)根部裂紋，施焊前焊縫及兩側(cè)各100 mm范圍內(nèi)采用氧乙炔火焰中性焰預(yù)熱到200～250 ℃并用點(diǎn)溫計(jì)測量。坡口形式及焊接順序如圖1所示。

施焊采用焊條J506，直徑3.2 mm，交流手弧焊機(jī)，焊接電流為100～120 A。在坡口內(nèi)引弧，引弧后將焊條探入坡根部，并在是鈍邊熔化的鐵水與焊條的熔滴連在一起后，稍向坡口兩側(cè)擺動(dòng)運(yùn)條，使熔池?cái)U(kuò)大并形成第一個(gè)熔池后熄弧，然后采用“單點(diǎn)擊穿法”滅弧焊，施焊過程中焊要對準(zhǔn)熔池前部的1/3處，使每個(gè)熔池覆蓋前一個(gè)熔池的2/3左右，滅弧動(dòng)作要干凈利落，不要拉長弧，接弧位置要準(zhǔn)確，每次接弧時(shí)焊條中心對準(zhǔn)熔池前端與母材交界處。熔孔要始終深入每側(cè)母材0.5～1 mm，熔池的大小要保持一致，防止焊縫成形不良和焊瘤等缺陷，熔池鐵水熔渣要分離，保證熔池鐵水清晰明亮，以免產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。每根焊條焊完接頭時(shí)，電弧在焊縫下方5～10 mm左右起弧，連弧焊至熔孔前把焊條往下壓一下，聽到“噗、噗”聲后，電弧恢復(fù)正常焊接時(shí)的電弧長度，兩邊左右擺一下，填滿弧坑，使焊縫充分熔合后再滅弧，收弧時(shí)，要填滿弧坑。

圖1 坡口形式及焊接順序

4.2.2 填充焊

打底焊焊后進(jìn)行磁粉探傷，檢驗(yàn)焊接接頭在無裂紋等缺陷的情況下再進(jìn)行填充焊。同樣焊前對焊件進(jìn)行預(yù)熱200～250 ℃并用點(diǎn)溫計(jì)測量。焊條采用J506，直徑3.2 mm，焊接電流為100～110 A。填充焊時(shí)先用長弧對焊接部位稍加預(yù)熱，由于焊條端部第一滴熔滴溫度較低，質(zhì)量不佳，所以必須把焊條端部第一滴鐵水甩掉，再采用連弧焊不擺動(dòng)手法進(jìn)行施焊，但在坡口兩端稍作停留，使母材熔化良好，防止母材與焊縫交界處產(chǎn)生夾角，并防止熔池溫度過高，產(chǎn)生焊瘤等缺陷，且層間溫度不低于預(yù)熱溫度。

4.2.3 蓋面焊

蓋面焊時(shí)的操作與填充焊基本相同，焊條用J506，直徑為4 mm，焊接電流為160～180 A。需要注意的是焊條擺動(dòng)到坡口邊緣時(shí)要稍作停頓，防止咬邊。焊后立即采用火焰加熱的方法將焊縫兩側(cè)各100 mm范圍內(nèi)加熱到600～650 ℃并用點(diǎn)溫計(jì)測量，然后用石棉粉將焊接部位覆蓋起來，保溫緩冷。

4.3 焊縫檢查

焊后工件放置48 h，對焊接接頭外觀進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)咬邊、裂紋、氣孔、夾渣、焊瘤等缺陷時(shí)，然后進(jìn)行X射線探傷檢查，經(jīng)實(shí)際檢查，焊接接頭的焊接質(zhì)量良好。

4.4 焊后補(bǔ)強(qiáng)

為保證施焊部位的強(qiáng)度，根據(jù)工藝要求，在焊修部位加補(bǔ)強(qiáng)板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)板材質(zhì)選用Q295鋼板，厚度為14 mm。先用角向磨光機(jī)將焊縫余高打磨至與母材平齊，再焊補(bǔ)強(qiáng)板。在焊接修復(fù)焊縫表面及兩側(cè)邊緣各20 mm不焊，角焊縫焊腳尺寸為12 mm，施焊工藝和焊接修復(fù)時(shí)相同，焊接電流比蓋面焊時(shí)大10%左右。

5 效果

（1）采用上述工藝又返修了多臺同類型的構(gòu)架，結(jié)果良好。

（2）從焊補(bǔ)后投入運(yùn)行至今10余年，未發(fā)現(xiàn)任何異常情況。

（3）為公司節(jié)約客車修理成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

采用上述工藝措施進(jìn)行裂紋焊修及補(bǔ)強(qiáng)是可行的、質(zhì)量是可靠的，為公司以后此類構(gòu)架的返修積累了經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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