淺談高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架管對(duì)接結(jié)構(gòu)焊接缺陷控制

李萬(wàn)君 王善更 孫維鵬

（中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 吉林省長(zhǎng)春市 130000）

前言

一般情況下，為了能夠保證列車可以安全運(yùn)行，對(duì)于大部分列車的轉(zhuǎn)向架都是采用焊接的方式，主要由測(cè)量、附件與橫梁三個(gè)方面進(jìn)行組焊工作來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如：對(duì)于我國(guó)時(shí)速超過(guò)300km/h的高速列車而言，車組轉(zhuǎn)向架的連接工作基本上都是采用橫梁管的連接方式，同時(shí)橫梁管為車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)建的主要部分，與列車兩側(cè)梁之間進(jìn)行連接，同時(shí)還承載著列車的制動(dòng)、減振以及承載裝置，貫穿于整個(gè)列車轉(zhuǎn)向架。但是，在當(dāng)前階段列車橫梁管的焊接工作很不理想，進(jìn)而出現(xiàn)未熔合、氣孔等焊接缺陷，從而對(duì)焊接質(zhì)量造成了直接影響，不僅使質(zhì)量不能得到保障，焊接生產(chǎn)力也會(huì)直線下降，難以滿足當(dāng)前需求。

1 試驗(yàn)材料和方法

動(dòng)車轉(zhuǎn)向架衡量鋼管和兩連坐的材質(zhì)一般情況下都是S355J2+N，連接處的接頭為環(huán)狀接頭，同時(shí)對(duì)于內(nèi)側(cè)坡口而言，形式為5V，坡口的角度為45°；對(duì)于外接坡口而言，形式為10U，坡口角度則是12°，并且還要在中間能夠預(yù)留出1.6～2.1mm的鈍邊。此外，對(duì)于焊縫的質(zhì)量等級(jí)也有一定的要求，一般而言，想要保證高速列車的安全運(yùn)作，就需要將焊縫質(zhì)量提升到CPA，同時(shí)在焊接完成后，還要求焊縫處采用100%的磁粉探傷以及100%的射線探傷[1]。在橫梁管的組對(duì)工作中，保障外側(cè)坡口顳部能夠?qū)崿F(xiàn)定位焊分布均勻，此外在定位焊的焊縫長(zhǎng)度上也有直接規(guī)定，一般要保證焊縫長(zhǎng)度為50mm。

焊接工作開展之前，需要將定位焊的焊縫兩邊優(yōu)先進(jìn)行打磨，從而使其形成45°狀的斜面，然后在采用CLOOS ROMAT310型號(hào)的焊接機(jī)械手臂對(duì)內(nèi)側(cè)5V進(jìn)行優(yōu)先焊接，之后再將其分為2層2道焊接，在這項(xiàng)工作完成后，還需要在外側(cè)坡口處采用打磨機(jī)進(jìn)行清根，以便去除沒(méi)有溶透的鈍邊，使其保持光滑。清根完成后，要能夠保證外側(cè)坡口深度達(dá)到12～13mm左右；而在焊接外側(cè)10U焊縫中，要能夠分3層3道焊接，完成后同樣進(jìn)行100%磁粉探傷以及100%射線探傷。當(dāng)射線探傷在工作中找出現(xiàn)階段出現(xiàn)的焊接缺陷時(shí)，需要再利用KW-4C型好的數(shù)字式超聲波探傷儀與射線進(jìn)行相互配合，從而對(duì)焊接缺陷的大小、種類和位置進(jìn)行確認(rèn)，從而便于以后對(duì)其進(jìn)行返修。

2 分析與討論

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查

第一階段，可以統(tǒng)計(jì)在2017年3月、4月份車間進(jìn)行CRH380動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架橫梁管的焊接生產(chǎn)工作，并對(duì)其前10根進(jìn)行焊接之后的橫梁管質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)；第二階段，統(tǒng)計(jì)同年11月、12月車組進(jìn)行260km/h動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架橫梁管焊接的生產(chǎn)工作，并對(duì)前期所生產(chǎn)的25根橫梁管質(zhì)量進(jìn)行追蹤統(tǒng)計(jì)。通過(guò)對(duì)以上兩個(gè)階段的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，這一類橫梁管對(duì)接所形成的雙面環(huán)形焊縫在實(shí)際使用過(guò)程中，焊接缺陷不斷出現(xiàn)，同時(shí)焊接的合格率也相對(duì)較低。同時(shí)，對(duì)于兩個(gè)階段做出進(jìn)一步分析之后，工作人員可以看出橫梁管的焊接缺陷主要分為未熔合和氣孔兩個(gè)問(wèn)題，并且這兩種問(wèn)題還會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在一處，其中未熔合缺陷所出現(xiàn)的頻率相對(duì)較高，并且達(dá)到了57%。而氣孔出現(xiàn)的概率雖然相對(duì)較低，但是也達(dá)到了36%左右。此外，裂紋缺陷概率雖然也會(huì)出現(xiàn)，但出現(xiàn)的幾率很低，基本為意外現(xiàn)象，僅有3%。

2.2 未熔合缺陷分析

①未熔合缺陷出現(xiàn)的概率達(dá)57%，并且這一缺陷還會(huì)導(dǎo)致橫梁管報(bào)廢，阻礙焊接工作正常進(jìn)行；②根據(jù)未熔合缺陷所處在的位置來(lái)看，可以確認(rèn)缺陷一般情況下都會(huì)出現(xiàn)在焊縫金屬和母材料的坡口連接處，整體上屬于側(cè)壁未熔合；③通過(guò)超聲波探傷檢測(cè)缺陷的具體深度可以了解到，出現(xiàn)未熔合缺陷的位置大部分都是在離焊縫表面7～14mm處，這個(gè)深度屬于外側(cè)10U焊縫打底層的深度范圍，并且之后很少會(huì)出現(xiàn)在橫梁管的其他地方[2]。

2.3 氣孔缺陷分析

氣孔缺陷的分析主要分成兩個(gè)階段，第一階段是2017年3～4月，出現(xiàn)氣孔缺陷的次數(shù)相對(duì)較多，氣孔的種類一般為單一空，并且出現(xiàn)的頻率和位置沒(méi)有特定的趨勢(shì)，不具備一定的規(guī)律性。因此可以推斷出導(dǎo)致出現(xiàn)氣孔出現(xiàn)的因素屬于偶然因素，因此工作人員必須要從基礎(chǔ)工作著手，注重焊接工作細(xì)節(jié)，在焊接前做好對(duì)表面清潔、焊縫清理以及焊接處風(fēng)速的控制等因素，降低氣孔缺陷出現(xiàn)的頻率；第二階段是同年11～12月，氣孔開始和未熔合缺陷同時(shí)出現(xiàn)，并且多為密集氣孔，因此可以判斷出，環(huán)境溫度是造成第二階段氣孔缺陷的主要原因，因此在焊接過(guò)程中，尤其是在冬季，工作人員應(yīng)當(dāng)在焊接前對(duì)橫梁管進(jìn)行預(yù)熱，從而降低氣孔缺陷。

3 總結(jié)

產(chǎn)生未熔合缺陷的主要原因是焊接工藝參數(shù)不合理，焊縫局部熱量輸送不到位。采用減少打底層填充量，增加焊接層道數(shù)的方法進(jìn)行解決。產(chǎn)生氣孔缺陷的主要原因是焊前清潔等細(xì)節(jié)工作不徹底和環(huán)境溫度過(guò)低，采用焊前徹底清理坡口，焊中清理層道間污物以及溫度過(guò)低時(shí)進(jìn)行預(yù)熱的方法進(jìn)行解決。

[1]胡文浩，李余江，安博，等.高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架管對(duì)接結(jié)構(gòu)焊接缺陷控制[J].焊接技術(shù)，2016（10）：82～86.

[2]謝志勇.HXD3C型機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接工藝難點(diǎn)解析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（7）：148～149.