不銹鋼地鐵側(cè)墻點(diǎn)焊工藝優(yōu)化

寧海石

中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島 266111

1 傳統(tǒng)不銹鋼側(cè)墻組焊工藝

1.1 組裝工藝

側(cè)墻組裝工藝為：側(cè)墻橫梁、立柱利用側(cè)墻骨架組焊工裝，通過反裝形式形成側(cè)墻單元骨架。然后將側(cè)墻骨架吊運(yùn)至側(cè)墻鋪板臺(tái)位，采用正裝形式鋪設(shè)側(cè)墻板，完成側(cè)墻單元組裝。將側(cè)墻單元吊運(yùn)至側(cè)墻單元點(diǎn)焊臺(tái)位，采用側(cè)墻單面點(diǎn)焊機(jī)完成側(cè)墻單元點(diǎn)焊。

該工藝不足之處在于，工序流程長，占用廠房面積大，施工人員多。同時(shí)需要側(cè)墻骨架組裝和側(cè)墻鋪板兩種工裝共計(jì)6 套，工裝通用性差，柔性化程度不高，不同項(xiàng)目、不同斷面?zhèn)葔η袚Q時(shí)需要新制、或者調(diào)整改造工裝，工裝改造費(fèi)用高，工藝準(zhǔn)備周期長[1]。

1.2 焊接工藝

側(cè)墻骨架與側(cè)墻板采用電阻點(diǎn)焊連接，主要以薄板為主，板厚組合通常為1．5mm +1．5mm，或1．5mm +2mm，采用單面點(diǎn)焊工藝，在側(cè)墻單元單面點(diǎn)焊平臺(tái)上使用單面點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行焊接，焊接臺(tái)位上鋪有導(dǎo)電和散熱較好的純銅墊板，可以起到輔助電極的作用，一方面可以減少點(diǎn)焊分流對(duì)于點(diǎn)焊焊接質(zhì)量的影響，另一方面較快的散熱可以控制焊接變形和提高焊點(diǎn)的質(zhì)量[2]。側(cè)墻總組成主要采用雙面點(diǎn)焊工藝，板厚組合通常為3mm +1．5mm，3mm +1．5mm +1．5mm 等，焊接難點(diǎn)不僅是板厚層數(shù)多，還存在板厚相差大，焊接時(shí)薄板容易出現(xiàn)熔深不夠和焊核直徑不夠的現(xiàn)象。點(diǎn)焊參數(shù)設(shè)置不合理同樣會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)未熔合或未完全熔合；裂紋；氣孔；縮孔；電極壓痕過深、飛濺、過燒、熔透率不符合要求等缺陷。

2 不銹鋼側(cè)墻組焊工藝優(yōu)化

2.1 組裝工藝優(yōu)化

2.1.1 工藝流程優(yōu)化

將原側(cè)墻單元組焊工藝流程：側(cè)墻梁柱組焊→側(cè)墻骨架鋪板→側(cè)墻單元點(diǎn)焊，優(yōu)化為側(cè)墻橫梁與墻板點(diǎn)焊→側(cè)墻梁柱與橫梁弧焊，將側(cè)墻單元組焊工藝由3 個(gè)工步優(yōu)化為2 個(gè)工步，工藝流程縮短，臺(tái)位占用廠房面積減少，施工人員數(shù)量減少。

2.1.2 工裝優(yōu)化

傳統(tǒng)側(cè)墻骨架組焊工裝由墊板、定位塊、手動(dòng)壓緊器組成，工裝斷面根據(jù)側(cè)墻斷面設(shè)計(jì)，側(cè)墻斷面變化以及項(xiàng)目切換時(shí)，側(cè)墻骨架組焊工裝需要更換墊板，以滿足側(cè)墻斷面要求，工裝改動(dòng)量大費(fèi)用高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工藝準(zhǔn)備周期長，同時(shí)工件定位采用手動(dòng)壓緊方式，生產(chǎn)效率低。

優(yōu)化后的側(cè)墻骨架組焊工裝由18 組定位模板、4 組自動(dòng)壓緊裝置、6 根滑軌組成。其中18 組定位模板中每組模板由加工模板、支撐梁、支撐柱組成，定位模板在4 根滑軌上根據(jù)側(cè)墻單元大小隨意調(diào)整間距，同時(shí)滿足大、中、小側(cè)墻單元組裝；定位模板斷面形式可根據(jù)不同車型不同斷面角度進(jìn)行柔性化調(diào)節(jié)，無需整體新制或者改造模板。自動(dòng)壓緊裝置由橫梁、支撐柱、壓緊氣缸、壓緊頭組成，自動(dòng)壓緊裝置在2 根滑軌上自由滑動(dòng)，根據(jù)需要滑動(dòng)到待壓緊部位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓緊；自動(dòng)壓緊裝置亦可根據(jù)側(cè)墻斷面形式柔性化調(diào)整角度，以滿足不同斷面?zhèn)葔卧獕壕o[3]。

優(yōu)化后的側(cè)墻骨架組焊工裝由6 套減少為1 套，工裝的通用性強(qiáng)，柔性化程度高，并可根據(jù)側(cè)墻單元大小和斷面不同，柔性調(diào)節(jié)定位模板及自動(dòng)壓緊裝置間距、角度，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓緊，提高生產(chǎn)效率、降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 焊接工藝優(yōu)化

（1）未熔合的解決措施。未熔合是較嚴(yán)重的缺陷之一，直接影響焊縫接頭強(qiáng)度，尤其是疲勞強(qiáng)度。通常未熔合是由于熱輸入量不足造成，可通過加大焊接電流、電極壓力或焊接時(shí)間加以改善。

（2）縮孔的解決措施。縮孔是由于電極壓力不足，焊核液態(tài)金屬由外向內(nèi)凝固時(shí)，縮孔處得不到有效的填充而形成，可以通過加大電極壓力、加長焊接前的預(yù)壓時(shí)間來解決。

（3）熔透率的控制措施。熔透率是焊點(diǎn)質(zhì)量是否合格的重要指標(biāo)，過高和過低都會(huì)降低接頭強(qiáng)度。JIS Z3140 中指出，焊核的熔透率應(yīng)在20%-80% 之間。影響熔透率的因素較多，重要的有電流、焊接時(shí)間、電極壓力、電極材料、電極形狀等，電流、焊接時(shí)間、電極壓力過大時(shí)易造成熔透率過大，電流、焊接時(shí)間、電極壓力過小時(shí)易造成熔透率過小。上下電極材料不一致時(shí)同樣易造成熔透率過大。

（4）過燒的解決措施。過燒后的焊點(diǎn)狀態(tài)表面有鉻碳化物沉積，影響無涂裝不銹鋼車體的商品化質(zhì)量。過燒通常由于焊接時(shí)間太長、焊后冷卻時(shí)間過短造成。

在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生過燒的原因主要有：焊后冷卻時(shí)間過短：應(yīng)檢查點(diǎn)焊設(shè)備的冷卻水循環(huán)是否正常工作，保護(hù)氣體流量是否正常。

（5）飛濺的解決措施。焊點(diǎn)焊接過程中出現(xiàn)表面和內(nèi)部飛濺，會(huì)影響焊點(diǎn)的表面和內(nèi)部質(zhì)量。電流過大、焊接時(shí)間過長、電極壓力過小、工件間間隙過大、焊點(diǎn)距工件邊距過小、工件表面清理不足均可能引起飛濺。

在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生飛濺的原因主要有：①工件間隙過大：不銹鋼點(diǎn)焊工件一般為薄板折彎、壓型件，工件折彎數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)優(yōu)先保證點(diǎn)焊位置的尺寸，確保工件配合密貼。在焊接剛性較弱、焊點(diǎn)較多的工件時(shí)，應(yīng)采用合理的點(diǎn)焊順序，比如由中心向四周、間隔數(shù)個(gè)點(diǎn)焊跳躍的方式點(diǎn)焊。②工件表面清理不足：工件在下料時(shí)在工件表面會(huì)殘留油污、鐵屑等雜質(zhì)，在點(diǎn)焊前必須將雜質(zhì)清除，保證工件間、工件與電極接觸面清潔。在焊接過程中應(yīng)及時(shí)觀察電極接觸面狀態(tài)，電極帽或電極前端有明顯磨損或雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換電極帽或研磨整形。③工件壓力過?。弘S著點(diǎn)焊設(shè)備的使用，氣缸等部件狀態(tài)會(huì)逐漸產(chǎn)生變化，在出現(xiàn)頻繁飛濺時(shí)，在排除其他因素后，應(yīng)利用壓力計(jì)、電流計(jì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。④焊點(diǎn)距工件邊距過小：手動(dòng)點(diǎn)焊設(shè)備出現(xiàn)該現(xiàn)象多數(shù)是由于操作人員焊接手法問題，應(yīng)提升操作人員的操作能力、責(zé)任心。如果為自動(dòng)點(diǎn)焊設(shè)備出現(xiàn)該問題，應(yīng)及時(shí)檢查工件位置、工裝及自動(dòng)焊接程序。

3 結(jié)語

通過上述不銹鋼地鐵側(cè)墻點(diǎn)焊工藝優(yōu)化論述，可得到以下結(jié)論：①通過側(cè)墻單元組焊工藝流程縮短、側(cè)墻單元組焊工裝通用性和柔性化程度提高，可實(shí)現(xiàn)側(cè)墻組焊工藝優(yōu)化，降低項(xiàng)目成本，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；②通過優(yōu)化焊接參數(shù)、優(yōu)化板厚組合，可降低甚至避免焊接缺陷的產(chǎn)生。