劉　偉

（中車齊齊哈爾交通裝備有限公司，齊齊哈爾 161000）

鍛造鉤尾框自動(dòng)焊接試驗(yàn)總結(jié)

劉偉

（中車齊齊哈爾交通裝備有限公司，齊齊哈爾 161000）

鉤尾框是鐵路貨車車鉤緩沖裝置的關(guān)鍵受力部件。本文通過闡述鉤尾框焊接的現(xiàn)狀和存在的問題，利用自動(dòng)焊接設(shè)備焊接的穩(wěn)定性及其高效性，提出進(jìn)行鉤尾框自動(dòng)焊接試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為鉤尾框連接板焊接試驗(yàn)、鉤尾框焊接試驗(yàn)和鉤尾框批量可行性試驗(yàn)三個(gè)階段進(jìn)行，并開展工藝分析，得到結(jié)論：以節(jié)約成本為目的手工焊接是比較好的選擇，投入較低，質(zhì)量較為穩(wěn)定；專機(jī)焊接次之，機(jī)械手焊接最差。以改善操作者作業(yè)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率為目的機(jī)械手是最好的選擇，專機(jī)次之，手工最差。

鉤尾框 焊接 電弧焊

前言

鉤尾框是鐵路貨車車鉤緩沖裝置的關(guān)鍵受力部件。在鐵路運(yùn)輸“高速重載”發(fā)展方向下，鑄鋼鉤尾框已不能滿足使用性能要求，需由鑄造成形改為鍛造成形。但是，鍛造直接成形復(fù)雜內(nèi)空結(jié)構(gòu)鉤尾框有難度，因而采用了模鍛成平面形狀后再彎曲成U形，最后靠焊接連接塊的方法形成內(nèi)空框架結(jié)構(gòu)。鉤尾框采用C級鋼制造，該鋼碳當(dāng)量較高，可焊性較差，焊縫具有相當(dāng)?shù)拇阌矁A向，易產(chǎn)生冷、熱裂紋。如果焊接時(shí)不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，焊縫產(chǎn)生開裂傾向大。再者，焊接尺寸精度高，必須有效防止焊接變形。同時(shí)，車輛運(yùn)行過程中受到的強(qiáng)烈拉伸和沖擊，也需要焊縫及熱影響區(qū)有良好的綜合力學(xué)性能。因此，焊前將工件可預(yù)熱至規(guī)定的溫度范圍，并采用多層多道焊。

1　現(xiàn)狀及存在問題

具體可歸納為：現(xiàn)在鉤尾框焊接采用熔化極活性氣體保護(hù)電弧焊，對操作者的高焊接技能要求較高；焊接成功率不高，生產(chǎn)效率低下，返修率較高；高技能的焊接操作者缺少，焊接質(zhì)量受操作者的影響較大；生產(chǎn)效率低下，焊接環(huán)境較差。

2　解決思路及焊接試驗(yàn)

鉤尾框焊接自動(dòng)試驗(yàn)，利用其焊接的高效性和穩(wěn)定性，減輕操作者的高勞動(dòng)強(qiáng)度和對高焊接技能的依賴性，提高焊接效率。利用自動(dòng)焊接設(shè)備焊接的穩(wěn)定性及其高效性，對鉤尾框進(jìn)行焊接，達(dá)到提高鉤尾框焊縫（一級焊縫）的焊接合格率和減少返修品目的。本次試驗(yàn)的難點(diǎn)是國內(nèi)沒有成型的鉤尾框自動(dòng)焊接技術(shù)，對焊接參數(shù)及焊接過程中出現(xiàn)的各種問題沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可參考，同時(shí)自動(dòng)焊接對鉤尾框的焊接坡口等焊接環(huán)境要求較高。

本次自動(dòng)焊接試驗(yàn)分為三個(gè)階段進(jìn)行。第一階段鉤尾框連接板焊接試驗(yàn)，第二階段鉤尾框焊接試驗(yàn)，第三階段鉤尾框批量可行性試驗(yàn)（工業(yè)化試驗(yàn)）。本次試驗(yàn)采用與鉤尾框焊接相同材質(zhì)、相同批號、相同型號、相同熱處理狀態(tài)的材料。本次試驗(yàn)的操作者具備手工焊接鉤尾框的經(jīng)驗(yàn)，具備多年自動(dòng)焊接設(shè)備的操作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)具備一定的編程能力。

2.1第一階段：鉤尾框連接板焊接試驗(yàn)

焊接試驗(yàn)為了驗(yàn)證自動(dòng)焊接試驗(yàn)的可行性，采用的是鉤尾框連接板焊接試驗(yàn)，即通過交叉桿自動(dòng)焊接專機(jī)，將兩塊鉤尾框連接板焊接在一起（采用與手動(dòng)焊接相同的焊接工藝參數(shù)）。試驗(yàn)之初，采用與手工焊接相同的電壓，橫向通過自動(dòng)焊接專機(jī)自動(dòng)擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度和焊縫寬度一致?？v向進(jìn)給通過自制工裝，手動(dòng)梯形螺紋傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)進(jìn)給。通過焊接試驗(yàn)及探傷檢驗(yàn)，合格率只有20%。經(jīng)過分析，原因是焊接參數(shù)過大。通過調(diào)整焊接參數(shù)，合格率達(dá)到40%。經(jīng)過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，主要問題在于縱向進(jìn)給較慢，進(jìn)給速度不穩(wěn)定，導(dǎo)致合格率低下。于是，采用對自動(dòng)氣割小車的局部改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)的進(jìn)給，合格率達(dá)到90%以上。此外，通過20個(gè)一組的試驗(yàn)，合格率穩(wěn)定，具備下一步試驗(yàn)的條件。

2.2第二階段：鉤尾框焊接試驗(yàn)

通過第一階段的試驗(yàn)，初步確定自動(dòng)焊接需要的焊接參數(shù)（電壓、電流、擺動(dòng)幅度、焊接速度、焊接層數(shù)）、焊接缺陷（氣孔、未焊透）的類型和產(chǎn)生的原因及位置。本階段的試驗(yàn)在焊接機(jī)械手上焊接成品鉤尾框，驗(yàn)證第一階段的試驗(yàn)成果。試驗(yàn)之初發(fā)現(xiàn)，采用第一階段的參數(shù)焊接試驗(yàn)，合格率在70%左右。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)焊接專機(jī)和焊接機(jī)械手存在細(xì)微的差別。焊接機(jī)械手的精度要高，瞬時(shí)電流較大，成品鉤尾礦的V型坡口與兩個(gè)連接板的V型坡口不一致，導(dǎo)致焊接參數(shù)不適用。通過調(diào)整，將焊接參數(shù)小幅度提高，調(diào)整焊接起弧的焊槍角度。調(diào)整后，焊接合格率達(dá)到85%以上。通過20個(gè)一組的試驗(yàn)驗(yàn)證，合格率穩(wěn)定，具備下一步試驗(yàn)的條件。

2.3第三階段：鉤尾框批量可行性試驗(yàn)（工業(yè)化試驗(yàn)）

本階段的試驗(yàn)在第二階段試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行小批量連續(xù)焊接試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證第二階段得出的焊接參數(shù)、焊接合格率是否穩(wěn)定，從而初步確定焊接的生產(chǎn)效率和工藝節(jié)拍。本次試驗(yàn)通過小批量焊接試驗(yàn)。驗(yàn)證焊接參數(shù)及合格率符合要求，生產(chǎn)效率較高，可以滿足鉤尾框焊接生產(chǎn)綱領(lǐng)雙班日常80輛的生產(chǎn)綱領(lǐng)。本次實(shí)驗(yàn)過程中對焊接容許度進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)V型坡口的不平整度對焊接產(chǎn)生影響。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)V型坡口的不平整度，對焊接質(zhì)量有較大影響。于是，采取調(diào)整焊槍角度、引収弧板的形式等措施進(jìn)行改善，達(dá)到要求。

3　工藝分析

3.1手工焊接

手工焊接過程包括：將組對完成的鉤尾框放置在焊接夾具上，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，將工件翻轉(zhuǎn)180°，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，下料。

手工焊接的優(yōu)點(diǎn)包括：工裝設(shè)備投入低；焊接操作靈活，對焊接過程中出現(xiàn)的問題可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整、修復(fù)。

手工焊接的缺點(diǎn)包括：操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大；工作條件較差；生產(chǎn)效率偏低；產(chǎn)品質(zhì)量受操作技能影響較大。

3.2機(jī)械手焊接

機(jī)械手焊接過程包括：將組對完成的鉤尾框放置在焊接夾具上，焊接點(diǎn)的示教，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，將工件翻轉(zhuǎn)180°，對另外一側(cè)的焊接點(diǎn)進(jìn)行示教，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，下料。

機(jī)械手焊接的優(yōu)點(diǎn)：操作者勞動(dòng)強(qiáng)度低；工作條件好；生產(chǎn)效率較高。

機(jī)械手焊接的缺點(diǎn)：工裝設(shè)備投入大；焊接質(zhì)量受工件尺寸影響大。

3.3專機(jī)焊接

專機(jī)焊接過程包括：將組對完成的鉤尾框放置在焊接夾具上，每焊接一層焊縫都要對焊接位置進(jìn)行調(diào)整，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，將工件翻轉(zhuǎn)180°，每焊接一層焊縫都要對焊接位置進(jìn)行調(diào)整，交替完成一側(cè)連接板的坡口焊縫，下料。

專機(jī)焊接的優(yōu)點(diǎn)：工作條件較好；操作者勞動(dòng)強(qiáng)度較低。

專機(jī)焊接的缺點(diǎn)：工裝設(shè)備投入較大；焊接質(zhì)量受工件影響較大；生產(chǎn)效率低。

4　結(jié)論

以節(jié)約成本為目的手工焊接是比較好的選擇，投入較低，質(zhì)量較為穩(wěn)定；專機(jī)焊接次之，機(jī)械手焊接最差。以改善操作者作業(yè)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率為目的機(jī)械手是最好的選擇，專機(jī)次之，手工最差。

Forging Hook Tail Frame Automatic Welding Test Summary

LIU Wei
(Qigihar Zhongche transportation equipment Co., Ltd, Qigihar 161000)

The hook tail frame is the key of railway freight car coupler buffer device stress component. This pape r descri bes the hook tail frame wel ding the status quo and problems of using automatic welding equipment and welding stability efficiency, put forward hook tail frame automatic welding tes t. The for hook tail frame connecting plate welding test, hook tail frame welding test and a hook tail frame batch test for feasibility of three stages, and carry out technology analys is, get conclus ion: to save the cos t for manual welding is be tter choice, low investment, the quality is stable; plane welding times, mechanical hand welding the worst. In order to improve the operating environment, improve the production efficiency for the purpose of mechanical hand is the best choice, the second hand, the worst.

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