209HS转向架抗侧滚扭杆座板焊缝裂纹问题工艺优化

209HS转向架抗侧滚扭杆座板焊缝裂纹问题工艺优化

赵安鑫 ,王伟

中车南京浦镇车辆有限公司      江苏   南京 211800

摘要：铁路客车是现代人们生活中主要的出行方式之一，列车的运行安全关系到乘客的生命安全。转向架系统是车辆的重要部件，为了控制209HS转向架抗侧滚扭杆座板焊缝裂纹问题，本文介绍了采用手工电弧焊修复处理故障的工艺、焊接规范、施焊要点等，所编制的焊接工艺切实可行，提出了相应的工艺控制措施。经过验证，证明该工艺是合理的。

关键词：209HS转向架 抗侧滚扭杆 焊缝裂纹

前言

伴随经济发展，铁路客车交通以其运量大、全天候、安全等特点，成为城市间缓解交通压力的重要方式。近年来，国内客运列车交通行业快速发展，运营里程持续扩大、速度不断提高。其中209HS转向架属于209系列客车转向架，主要用于干线提速特快列车上。抗侧滚扭杆装置作为重要组成部分，设置在摇枕与弹簧托梁之间，当车体做浮沉振动时，抗侧滚扭杆装置对车体不产生任何附加作用力，当车体出现侧滚角位移时，连接在摇枕一端的固定杆向上运动，而另一端的固定杆则向下运动，通过扭臂的作用扭杆发生扭转变形，由此产生的反力矩阻止车体的侧滚角位移，从而改善了车体的横向动力性能。2022年某厂修车209HS转向架一位、四位抗侧滚扭杆座板焊缝裂纹，因为位置的特殊性，在焊接时熔池不易控制，造成裂纹难清除及焊接时熔池的控制性差，因此易出现裂纹清除不彻底造成二次裂纹及焊接时易产生未熔合、夹渣等焊接缺陷，这样也就要求了操作工人有一个较好的技能操作水平；为了能够很好的解决这些缺陷的产生，找出合理的焊接工艺，做到彻底消除缺陷，达到理想的焊接效果。

本文根据在操作过程中的实际情况，制定了相关的工艺步骤：

一、工艺特点

1．焊接设备：选用时代逆变ZX7-400 直流弧焊机，此种焊机电源电压适应范围宽、电弧稳定、熔池易于控制、具有飞溅小、不粘焊条等特点，可使用酸性、碱性、耐热钢等多种焊条。

2．焊接材料：16Mn钢，16Mn钢属于碳锰钢，碳的含量在0.16%左右，屈服点等于343MPa（强度级别属于343MPa级）。16Mn钢的合金含量较少，焊接性良好，焊前一般不必预热。但由于16Mn钢的淬硬倾向比低碳钢稍大，所以在低温下（如冬季露天作业）或在大刚性、大厚度结构上焊接时，为防止出现冷裂纹，需采取预热措施。

3. 填充材料：选用J506低氢钾型焊条，直径Φ3.2mm，此种焊条适用于焊接结构钢材及典型的Q235、Q245R、Q345R等钢材。特点是电弧稳定性好、飞溅小、脱渣容易，适用各种位置的焊接。J506焊条在使用前应用烘干箱350℃～400℃烘烤1～2h后，放入保温桶内，焊接时随用随取，在引弧时为防止焊条粘连电弧引燃方法采用划擦法。

4．手工电弧焊的工艺特点

（1）手工电弧焊的优点：操作方便，使用灵活，适应性强、设备简单，维护方便；焊接操作时不需要复杂的辅助设备，适用于各种位置和各种结构的焊接。特别是对不规则的焊缝，仰焊缝，高空和位置狭窄的焊缝，均能灵活运用，操作自如。

（2）手工电弧焊的缺点：需要经常更换焊条。由于焊条头没有药皮且受到热累积的影响，因此是不能使用的。焊完需要停下来，铲除焊渣，取下焊条头，换上新焊条，然后才能重新开始焊接。由于焊条的长度不长，在一个工作日的时间内需要更换多次焊条，这限制了生产率的提高，焊条头导致的损失以及药皮导致的损失使焊条的利用率仅仅达到65%左右。会对人体产生辐射，对身体有害；电焊产生的气体，加上其紫外线照射，会对人体造成一定的影响。工作时佩戴防护面具可以起到一定的保护作用。

二、试件的装配和焊接参数

1.焊接前需在轮对和轨道间加600mm×300mm、厚度5mm、（65～75）邵氏硬度、绝缘值不小于100M2的三元乙丙橡胶垫。橡胶垫必须干燥，不得破损。橡胶垫多次使用后，厚度小于4mm，或者有裂纹，则必须更换。

2. 使用500伏及以下兆欧表测量电阻值，至少三个位置进行测量车辆与铁轨之间的电阻，测量值均大于20MΩ时方可进行焊接，车辆处于断电状态，将两侧空气弹簧排风处理。

3. 拆除裂纹座板处抗侧滚扭杆座与连杆连接销。

4. 用铣刀及砂轮机打磨消除原裂纹（探伤检查无裂纹），禁止伤及母材。

5. 根据打磨焊缝裂纹（不得伤及母材）情况，开坡口形式如图1所示。气割加工坡口后必须清除氧化熔渣和飞溅，并且不允许有深达2mm以上的局部缺陷。去除待焊补位置周围20mm范围内油污、铁锈、脏迹、油漆等影响焊接质量的杂物。

图1：开坡口形式

三、焊接操作的控制及操作要点

1. 地线就近接地，采用手工电弧焊进行焊接修补，焊接参数如下∶

表1 裂纹焊修工艺参数的选择

焊条直径为φ3.2，焊道约1-3道，焊角为14mm。每道电流值为110～120A；焊条使用前须进行烘干保温处理，烘干温度350～450℃，保温时间1～2小时，一般烘干后放在100℃～150℃保温筒内随用随取，重复烘干次数不宜超过两次。多层焊时，每焊完一层应彻底清除熔渣，并适当打磨焊缝表面（发现缺陷应消除），之后方可进行下一层的焊接，上下两层焊缝的接头应错开20～30mm。

2. 座板上下两处封口满焊。

3. 焊后打磨平滑过渡，观测焊缝（含收弧、起弧）是否有裂纹、弧坑裂纹、虚焊、气孔、夹渣、未熔合、咬边、焊角不对称等缺陷，牵引拉杆座与摇枕连接处焊角、减振器座焊角≥7mm，牵引拉杆座与牵引拉杆座处支撑板、抗测滚扭杆座板连接立焊缝不小于12mm、抗测滚扭杆座板与扭杆座焊缝焊角不得小于8.5mm。
4. 操作要点

为了保证焊缝质量，彻底清除裂纹。焊接前需选择正确的焊接参数，电流过小时，焊条容易粘在母材上，造成引弧困难；电流过大时，焊条发红，焊接飞溅和烟尘大，易造成咬边等问题。操作时，焊工要分清熔池和焊渣防止产生夹渣、气孔和未熔合现象，规避应力集中点的问题，以防焊缝与座板连接处延展。在调整焊条角度的同时，焊工的胳膊最好有依靠，以保持焊条的稳定燃烧。

四、结论

手工电弧焊是一种使用灵活，适应性强。适用于各种钢种、各种厚度、各种位置和各种结构的焊接。特别是对不规则的焊缝、短焊缝、仰焊缝、高空和位置狭窄的焊缝，均能灵活运用，操作自如。因电弧温度高，焊接速度较快，热影响区小，焊接接头的机械性能较为理想。另外，由于焊条和电焊机的不断改进，在常用的低碳钢和低合金钢的焊接结构中，焊缝的机械性能能够有效地控制，达到与母材等强的要求，也由于手工操作的随意性比较大，使焊接质量不稳定，这是手工电弧焊的最大缺点，对于焊缝缺陷，在一定范围内可以通过提高焊工水平、改进工艺措施得到克服。在操作过程中，一定要了解焊接工艺，采用合理的焊接方法和控制措施，以便减少和消除焊接缺陷。在工作中只有不断总结、积累焊接经验，综合考虑分析各种因素，才能保证获得良好的焊接质量。

参考文献

[1]毛志威．摇枕检修作业指导书．2021

[2]国铁集团. 铁路客车厂修规程. 中国铁道出版社. 2022

[3]国铁集团. 铁路客段修规程. 中国铁道出版社. 2022