許廣軍 李勇

摘要：機(jī)車具有復(fù)雜的車體結(jié)構(gòu)，焊接生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)受到多種因素的影響，焊接產(chǎn)生的缺陷難以得到良好的后處理，不僅浪費(fèi)了生產(chǎn)材料，還會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)周期造成影響，本文從焊接工藝方面入手，對(duì)機(jī)車車輛車體部件的優(yōu)化措施進(jìn)行了分析，在焊接階段應(yīng)用了全新的預(yù)熱手法、并對(duì)層間清理等工藝進(jìn)行了優(yōu)化，大幅提升了產(chǎn)品工作效率，大幅降低了返修率，明顯改善了產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)車車輛車體部件;焊接工藝;優(yōu)化分析

牽枕緩是最重要的機(jī)車車體底架部分之一，用起來連接車輛，能夠大幅提升牽引力的承載能力，存在較大的受力，所以高質(zhì)量的生產(chǎn)工藝能夠保證車輛的安全運(yùn)行。材梁組成是最重要的牽枕緩部件之一，因此，本文優(yōu)化了機(jī)車車輛車體部件焊接工藝后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的大幅提升。

一、焊接產(chǎn)品缺陷分析

本文從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接成型工藝方面，對(duì)枕梁組成進(jìn)行了研究分析，導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)的原因如下：

（1）缺乏均勻的應(yīng)力。焊縫筋板連接坡口處存在復(fù)雜的盈利，再加上部件具有較大的尺寸，因此在焊接期間，由于無法進(jìn)行良好的焊接收縮，因此焊接應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

（2）厚度不同的材料存在不均勻的受熱。由于將厚度較大的板應(yīng)用到了筋板與坡口處，因此需要較大的熱量。所以筋板和墊板兩者在焊接期間存在的焊接溫差較大，因此會(huì)導(dǎo)致熱裂紋的產(chǎn)生。

（3）不理想的焊接熔深。由于筋板處的焊接結(jié)構(gòu)較為特殊，因此根部無需用到溝槽，相比墊板焊接來說，此位置不會(huì)導(dǎo)致焊接背透的形成，雖然第一道焊接并不強(qiáng)。焊接熔深勉強(qiáng)能夠滿足工藝要求，然而就算焊接裂紋并不存在，由于缺乏理想的熔深，所以經(jīng)過UT檢測(cè)通常能夠發(fā)現(xiàn)該位置并沒有較深的熔深。

（4）缺乏全方位的墊板裝配。有客觀條件有限，在對(duì)焊接板進(jìn)行裝配時(shí)，無法根據(jù)理論情況進(jìn)行完善的裝配，所以墊板時(shí)常會(huì)裝偏，墊板槽與根部間隙存在較大的偏離，墊板檐會(huì)露出，就算采用切片切割，也會(huì)從一定程度上對(duì)焊接質(zhì)量造成影響，導(dǎo)致根部無法理想成型。在焊接鋁合金期間，加熱不均勻也會(huì)加大焊縫溫度及其周邊溫度，經(jīng)過冷卻處理后，焊縫的收縮力和內(nèi)應(yīng)力也會(huì)有所不同，形成各種形狀的焊接結(jié)構(gòu)，由于鋁比鋼的熱導(dǎo)率大了3倍，所以想要在焊接期間控制好鋁合金變形問題，比碳鋼結(jié)構(gòu)有著更大的難度，鋁合金在過高的干溫度下會(huì)形成全新的晶粒組織，進(jìn)而改變其體積或焊接件的形狀，這從根本上改變了焊接應(yīng)力，它能夠使焊接部件形成全新的尺寸，整個(gè)構(gòu)建缺乏良好的穩(wěn)定性就無法正常承受荷載，對(duì)其的矯正需要耗費(fèi)的人力和物力較大，情況嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致焊接品無法正常使用。

二、焊接缺陷的解決方案和成型工藝優(yōu)化

（1）在焊接期間想要解決不均勻的應(yīng)力和不良的余熱問題，就需要根據(jù)焊接要求，做好對(duì)工件焊縫坡口的率先預(yù)熱處理，預(yù)熱到100-120℃，通常來說，焊縫兩側(cè)的預(yù)熱范圍在25mm內(nèi)。由于存在較大的部件，因此在進(jìn)行焊接的過程中，會(huì)嚴(yán)重散失越熱溫度，熔池金屬在焊接期間的流動(dòng)性也并不強(qiáng)，焊縫無法理想成形，更易導(dǎo)致未熔合缺陷的形成。在焊接前進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，對(duì)該結(jié)構(gòu)的預(yù)熱范圍和余預(yù)熱寬度需要適當(dāng)。如果沒有充分預(yù)熱，也就是在25mm厚的板中進(jìn)行129℃的余熱，會(huì)導(dǎo)致熱量在局部余熱期間的大量散失，無法達(dá)到均勻的焊接溫度，也無法獲取到理想的焊接成型效果，如果對(duì)預(yù)熱范圍和余熱溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，在焊縫兩側(cè)加大50mm余熱范圍，在90℃下進(jìn)行越熱，雖然比前者溫度更低，但是由于熔池金屬在焊接期間的流動(dòng)性好，不會(huì)快速流失整體溫度，焊縫能夠在焊接期間自由收縮，因此可以使裂紋的出現(xiàn)得到有效的減少。在整體余熱完成后需要進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間的停留，如此能夠形成更加均勻的熱量導(dǎo)熱，此類焊縫形式能夠保證筋板與坡口的溫度盡量保持一致，因此，在此位置進(jìn)行焊接時(shí)，熔池金屬不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，也能夠裂紋起到良好的預(yù)防作用。預(yù)熱完成后需要在停留期間反復(fù)測(cè)量坡口附近溫度以及下部筋板溫度。如果存在著較大的溫度差，就需要再次加熱。加熱完成后需要適當(dāng)錘擊坡口筋板周邊，以此來使筋板處所殘留的焊接應(yīng)力能夠得到進(jìn)一步降低。如果存在5℃左右的溫差，就能夠進(jìn)行焊接。

（2）想要避免焊接件結(jié)構(gòu)帶來的熔深缺陷問題，由于沒有在焊接筋板結(jié)構(gòu)部位預(yù)留用于焊接的溝槽，操作期間的直接焊接需要在預(yù)熱完成后，然而焊接后會(huì)加大裂紋出現(xiàn)的可能，因此需要再次對(duì)銑刀進(jìn)行打磨補(bǔ)焊，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，并且補(bǔ)焊會(huì)形成高低不平的焊縫，對(duì)下一階段的焊接造成影響，同時(shí)需要在焊接層間進(jìn)行大量清理。在總結(jié)了首件焊接即將存在的問題后，在焊接前通過筋板處的適當(dāng)處理。也就是在筋板處以人為的形式，用小銑刀頭銑出與電板深度相同的溝槽，并對(duì)焊接間隙進(jìn)行適當(dāng)放寬。目的是為了在筋板處通過焊接來實(shí)現(xiàn)背透成型，并且還可以在此部位進(jìn)行多次焊縫，也就是提前人為在筋板處對(duì)根部間隙進(jìn)行加大，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)兩道焊縫的焊接。如此不僅能夠使筋板處具有連接強(qiáng)度更大的焊縫，并且還形成了了原本不存在背透成型，在跟蹤試驗(yàn)了幾輛底架的生產(chǎn)后，取得了十分明顯的效果。在焊接完成后并沒有在ut檢驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)存在裂紋缺陷，保證了焊接質(zhì)量，并且相比最初，對(duì)首道焊縫的焊接時(shí)間減少了一半。

（3）層間缺陷的清理和鋁合金車體的焊接質(zhì)量都取決于所使用的保護(hù)氣體，采用三元?dú)怏w進(jìn)行焊接，能夠獲取到較為穩(wěn)定的電弧和熔池金屬，焊接完成后能夠形成良好外觀的焊縫，焊縫邊緣的尖角或溝槽通常較淺，一般無需銑刀修磨就能夠繼續(xù)下一階段的焊接。受到客觀情況的影響，面通常選用低成本的考體。其主要有著較大的電弧推力。然而熔池金屬與條件相同的三元?dú)怏w在焊接階段會(huì)表現(xiàn)出完全不同的效果，熔池金屬缺乏良好的流動(dòng)性，也需要進(jìn)行良好的層間清理，因此在進(jìn)行焊接時(shí)，需要按照不同的重點(diǎn)進(jìn)行徹底清理。

結(jié)束語(yǔ)：

根據(jù)以上焊接特點(diǎn)，對(duì)一套能夠在層間清理時(shí)進(jìn)行高效打磨的方法進(jìn)行了總結(jié)。需要采用無齒刀頭在焊后對(duì)整個(gè)焊縫熔合線進(jìn)行縱向打磨，焊縫熔合線的熔深和毛邊通常又淺又多，再加上手工焊接不如自動(dòng)焊接機(jī)器人那樣快速，也無法保持焊絲伸長(zhǎng)度，因此在焊接期間，一不留神就會(huì)導(dǎo)致此部位出現(xiàn)融合缺陷。采用此類方法進(jìn)行打磨，不僅能夠保證焊縫熔合線部位不存在多余金屬。并且能夠使焊縫表面保持整齊，溝槽在經(jīng)過打磨后更易焊縫成形。更不會(huì)在采用無齒刀頭進(jìn)行金屬焊接時(shí)，由于溫度過高而出現(xiàn)糊刀問題，如此能夠在打磨完成后，通過對(duì)層間溫度的充分利用，進(jìn)行充分焊接。