淺析對P70棚車頂棚焊接變形的控制

摘 要：本文主要介紹P70棚車車頂?shù)暮附由a(chǎn)工藝，闡述在生產(chǎn)中采用的工藝方法和工藝措施，從而解決有關(guān)頂棚焊接變形量大的問題。

前言：

隨著國民經(jīng)濟日新月異地發(fā)展，人民生活水平逐年提高，各種家電、食品，日用百貨等產(chǎn)品運量迅速增加，使得棚車的需求性增大。棚車具有可運輸貨物范圍廣，通用性強，利用率高等優(yōu)點，我國目前運用鐵路貨車中，棚車占有15%的局面。棚車主要承擔各種免受日哂雨淋及風雨侵襲的貴重貨物，各種箱裝，袋裝貨物及糧谷等運輸任務(wù)，加上一些附屬設(shè)施后，還可運送人員和家畜等。為使貨物免受雨淋，作為棚車重要組成部分的部件-車頂?shù)馁|(zhì)量顯得尤其重要。

棚車車頂由2根側(cè)梁，21根彎梁，22塊頂板組成。P70型棚車頂棚總長16380mm，由于車頂?shù)拈L度較長，而內(nèi)部又沒有梁柱支撐，焊后會造成其撓度變小，影響整體組裝，且彎梁、頂板的厚度為2mm，屬薄板焊接，極易產(chǎn)生波浪變形，這也是在頂棚生產(chǎn)中有待解決的最大問題。

以前，頂棚生產(chǎn)采用的是CO2焊，這種焊接方法雖然其成本便宜，生產(chǎn)效率高，但存在飛濺量大、成形較差的缺點，易造成頂棚的撓度變形以及側(cè)梁的彎曲變形較大，增加了整車組裝時勞動強度，影響了其組裝質(zhì)量，降低了生產(chǎn)率。在經(jīng)過與分部有關(guān)技術(shù)人員的討論分析后，認為變形問題主要和焊接熱輸入、裝配順序、使用的工裝夾具、裝焊順序有關(guān)。下面介紹我在頂棚焊接生產(chǎn)過程中采用的工藝方法和措施。

一、采用富氬氣體保護焊進行焊接

富氬氣體保護焊具有焊縫成形均勻、美觀，飛濺量比CO2焊減少50%以上等特點，尤其適用于薄板焊接。P70頂棚的板材為05CuPCrNi（化學(xué)成分見表1），為耐候鋼。耐候鋼有良好耐大氣腐蝕性，具有優(yōu)良的強韌性、延展性、可焊性等綜合性能，鋼板厚為2mm，其焊接屬于薄板焊接。根據(jù)板材的特性和富氬氣體保護焊焊接電弧的抗氧化性，我決定選用H08MnSiCrNiCu-Ⅱ的焊絲（化學(xué)成分見表2），焊絲中加入了適量的Si、Mn等脫氧元素，可降低電弧的氧化性。氣體的選擇80%Ar+20%CO2的富氬氣體，氣體流量的選擇為10-15L/min最為合適，流量過小會造成氣孔和成形不良的缺陷，流量過大則會產(chǎn)生不規(guī)則紊流保護效果反而變差。為了減少飛濺，保持電弧的穩(wěn)定，電源極性選擇直流反接。

二、采用胎膜+工裝夾具進行裝配

頂棚胎膜由側(cè)梁定位模塊、彎梁定位模塊、龍門液壓缸、夾緊油缸、夾緊絲桿等幾部分組成。龍門液壓缸、夾緊油缸、夾緊絲桿將側(cè)梁、彎梁、頂板固定、壓緊在胎膜上，起到保證尺寸、剛性固定作用。由于胎模已預(yù)先對放置側(cè)梁的位置做了反變形，再通過夾緊油缸、絲桿夾緊裝置將側(cè)梁固定在胎模上，這樣焊接時側(cè)梁產(chǎn)生的波浪變形、撓度就能得到有效控制。除此之外，在彎梁定位模塊上加墊紫銅板可以起到加快散熱、減少變形的作用。

頂棚的組裝過程見圖1：

三、焊接順序

在焊接過程中，始終遵循 “先中后邊”、“先短后長”的焊接順序施焊，從而達到減小變形的目的。先焊彎梁與頂板，后焊邊梁與頂板。采用“分中分段退焊法” 進行焊接。在頂棚裝配過程的同時同步完成定位焊工作，然后再進行整體焊接。

1、彎梁與頂板的焊接：

為了防止頂棚撓度的收縮變形，在焊接彎梁的時候，應(yīng)首先考慮到焊接的順序，由于頂棚彎梁有一定長度，而且其結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，故采用對稱焊接，從中間向兩端焊接變形最小，四個焊工同時施焊進一步減小變形，見圖2。我在生產(chǎn)中一般采用左向焊法，電弧指在彎梁與頂板中間位置（在無卷邊情況下做直線往返擺動，有卷邊情況下就需要采用斜鋸齒擺動），由于彎梁、頂板是薄板，為避免焊穿，焊槍角度應(yīng)稍稍傾斜，達到40-45°，見圖3。這樣噴嘴不會影響焊接視線，能清楚的看到熔池和焊縫，便于控制焊縫成形，熔池受電弧的沖擊力小，能得到較大的熔寬，焊縫趨于平整，成形比較美觀，所以建議在焊接過程中大量使用。

2、頂板與側(cè)梁的焊接

頂板與側(cè)梁的焊縫是通長的直焊縫，長度達到了16米多，所以采用“分中分段退焊法”。焊接順序如圖4，退焊長度一般為兩彎梁之間的長度。在焊接過程中，電弧指在側(cè)梁與頂板中間位置，焊槍角度為40°（在無卷邊情況下做直線往返擺動，有卷邊情況下就需要采用斜鋸齒擺動），見圖5 。在整個焊接過程中，由于引弧與熄弧比較頻繁，這樣操作不當時，就很容易產(chǎn)生焊接缺陷。因此，引弧前需把焊絲干伸出長度調(diào)整到位，如果焊絲端部有球形氧化層，應(yīng)當剪掉。在焊縫起頭處后方3-5mm引燃電弧，然后迅速移至焊縫端部，當電弧穩(wěn)定燃燒后，還要掌握好焊接速度，避免開始端出現(xiàn)熔化不良和焊肉過高的情況。熄弧時，熔池未填滿凝固前不能將焊槍抬起，以免影響對尾部熔池的保護。

四、注意事項

在選定好工藝參數(shù)后，還必須注意以下幾點：

1、焊前應(yīng)先檢查氣瓶中氣體的余量、流量，焊絲的選用是否正確，板材上預(yù)涂底漆的厚度是否均勻（過厚會引起氣孔、焊縫中斷等缺陷），是否有毛刺、卷邊等問題，預(yù)涂底漆過厚時需在焊縫周圍20mm的區(qū)域進行打磨。

2、焊接過程中如果有因薄板在加工過程中出現(xiàn)的卷邊而造成的焊縫不能壓緊的情況時，我們可以使用木錘或橡膠錘敲擊，避免使用鐵錘，以防止造成板材表面損傷。

3、焊接過程中特別注意焊槍角度、電弧所指的位置、擺動手法的影響，以免將焊縫焊穿。此外，還應(yīng)該控制好焊接速度，在一定的焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓下，熔寬與熔深都隨著焊接速度的增加而減小。如果焊接速度過快，容易產(chǎn)生咬邊和未熔合等缺陷，同時保護效果變壞，可能會出現(xiàn)氣孔；如果焊接速度過低時，不但會產(chǎn)生熔池下陷或燒穿等缺陷，還會增加焊接變形，降低生產(chǎn)率。

4、焊后要打磨接頭、清理飛濺以獲得均勻、美觀的焊縫成形。

五、總結(jié)

以上便是我在焊接P70頂棚時采用的工藝方法和措施，由于選擇了合適的焊接方法，配合了合理的工裝胎模、夾具，以及適當?shù)墓に噮?shù)和操作手法，使得頂棚的焊接變形比以前的焊后產(chǎn)品的變形要小得多，需要矯正的工作量減少，大大降低了勞動強度，在獲得成形美觀、機械性能優(yōu)良的焊縫，同時降低了成本，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻：

①《P70頂棚作業(yè)指導(dǎo)書》

②《焊接手冊》機械工業(yè)出版社

③《焊接工藝理論與技術(shù)》機械工業(yè)出版社

作者簡介：

姓名：王婷（1982.06-27）；性別：女，籍貫：河南省臨潁縣，學(xué)歷：大專，畢業(yè)于武漢大學(xué)；現(xiàn)有職稱：高級技師；研究方向：焊接；