X5CrNi18-10中厚鋼板高速機(jī)車懸掛座的焊接工藝研究

沈言錦，石林瀟

（1.湖南汽車工程職業(yè)學(xué)院，湖南 株洲 412001；2.濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東 濟(jì)南 250306）

如圖1所示，高速機(jī)車懸掛座為全不銹鋼構(gòu)件，材料采用X5Cr18Ni9板材，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)屬于厚板焊接結(jié)構(gòu)，外形尺寸小，產(chǎn)品的外形尺寸為234mm×175mm×152mm。焊接零部件多為板厚t30、t12、t8、t6，焊縫多，因此焊接變形大且控制難度大。另外質(zhì)量要求高，圖紙已標(biāo)注尺寸精度要求的必須按圖紙要求執(zhí)行，圖紙未標(biāo)注尺寸精度要求的按ISO 13920-BF標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。由于懸掛支座是主要承重部件，使得制作難度加大，如何用工藝手段去保證焊縫質(zhì)量、尺寸精度以及平面度是必須解決的關(guān)鍵問題。

懸掛座尺寸和平行度要求高，部分尺寸要求的公差為±0.3～±0.5之間，平行度為0.5，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)來說，這樣的要求是相當(dāng)高的，為了達(dá)到外形尺寸要求，需要從材料加工，零件組裝到焊接嚴(yán)格尺寸要求。

圖1 高速機(jī)車懸掛座焊接件示意圖

1 懸掛座潛在失效模式分析及后果分析

基于原材料母材、焊接結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等特點(diǎn)，如何控制焊接變形與焊縫質(zhì)量就成為試制的工藝難點(diǎn)，表1為懸掛座潛在失效模式分析及后果分析,該分析為下面制定焊接工藝的依據(jù)。

2 工藝方案

2.1 物料采購(gòu)

原材料采購(gòu)，板材規(guī)格為X5CrNi18-10，30mm×1200mm×2200mm，冷軋鋼。上述所有材料入庫(kù)時(shí)，必須進(jìn)行材質(zhì)復(fù)驗(yàn)，驗(yàn)證材料的可靠性[1]。

標(biāo)準(zhǔn)件采購(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)件的采購(gòu)必須根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)件入庫(kù)時(shí)必須保證都有相關(guān)的物料標(biāo)識(shí)，標(biāo)準(zhǔn)件制作標(biāo)準(zhǔn)必須在包裝上顯而易見。

2.2 下料工藝

根據(jù)該產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)以及公司現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備能力情況，對(duì)于板料的下料，10mm以下冷軋鋼板采用激光切割下料，10mm以上冷軋鋼板采用鋸斷下料。

表1 懸掛座潛在失效模式分析及后果分析

2.3 組焊工藝

懸掛支座的焊接采用MAG焊接，焊接工藝參數(shù)參照WPS規(guī)定參數(shù)執(zhí)行，焊接工作執(zhí)行前，焊接操作者必須先進(jìn)行工作試件考試，焊接監(jiān)督判定工作試件合格后方可進(jìn)行相關(guān)的焊接操作[2]。

2.4 表面處理

表面處理油漆部分要按照《工藝流程》上提供的參數(shù)執(zhí)行。油漆完成后必須出具油漆涂層檢驗(yàn)報(bào)告，主要檢測(cè)漆膜厚度和附著力，外觀檢測(cè)根據(jù)相關(guān)文件執(zhí)行。

3 焊接工藝規(guī)程

在依據(jù)焊接件的材料特點(diǎn)和承力特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)焊接的工藝方案,制定焊接的具體工藝至關(guān)重要。如表2所示為制定的焊接工藝規(guī)范，圖2為制定的焊接接頭形式，圖3為焊接順序，表3為焊接的工藝參數(shù)[3]。

表2 焊接的工藝規(guī)范

圖2 接頭形式

圖3 焊接順序

4 焊接注意事項(xiàng)

在具體的施焊過程中,有以下注意事項(xiàng)：

（1）不同板厚的相似的接頭型式（比如帶襯墊的V形焊縫和T型接頭中帶襯墊的HV焊縫），可以歸為一類工作試件?；蚋鶕?jù)ISO 9096-1/ISO 9096-2，不同板厚的焊接件也可以歸為一類工作試件。

（2）工作試件需要全機(jī)械加工的焊縫坡口。

（3）作為對(duì)EN15085的補(bǔ)充符合ISO5817要求范圍內(nèi)的開放性表面氣孔必須通過填料的方式將其封閉。C類氣孔和線性氣孔超標(biāo)時(shí)必須重做工作試件或重焊。

表3 焊接工藝參數(shù)

（4）起弧裂紋或收弧裂紋必須銑或磨掉后重焊。

（5）焊接裂紋必須在整個(gè)裂紋長(zhǎng)度上磨掉并重焊。

（6）根據(jù)EN 15085-3，2級(jí)焊接質(zhì)量，可接受的咬邊和表面錯(cuò)邊不能采用在焊縫區(qū)域打磨的方式去除，而必須采用填料消除。咬邊和錯(cuò)邊超過規(guī)定要求時(shí)，必須重做工作試件或重焊。

5 試制中出現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施

（1）出現(xiàn)的問題。①部分焊縫收弧處出現(xiàn)弧坑裂紋，部分焊縫連續(xù)焊接因焊接過熱導(dǎo)致焊縫咬邊。②因焊接變形使尺寸超差較多，增加了調(diào)校難度。

（2）改進(jìn)措施。①焊接時(shí)要適當(dāng)延長(zhǎng)收弧時(shí)間，對(duì)每條焊縫編制了焊接順序計(jì)劃，并按指導(dǎo)書說明進(jìn)行分階段施焊，減少因過熱引起的焊縫咬邊。②先把兩塊平板拼接點(diǎn)焊，控制平板的焊接變形，焊好平板上的支架與兩種加強(qiáng)板后，磨掉焊點(diǎn)再焊凹槽。

6 小結(jié)

X5Cr18Ni9火車懸掛件，由于其材料及受力特點(diǎn),在焊接過程中具有一定難度。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)屬于厚板焊接結(jié)構(gòu)，焊縫多，因此焊接變形大且控制難度大。另外質(zhì)量要求高。由于懸掛支座是主要承重部件，使得制作難度加大，本文通過采用一定的工藝手段去保證焊縫質(zhì)量、尺寸精度以及平面度，具有一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷世明.熔焊原理及金屬材料焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2] 陳祝年.焊接工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3] 代國(guó)文.Q345型中厚鋼板拼接中優(yōu)化焊縫的工藝措施[J].電焊機(jī)，2007，（6）.