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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。
焊件厚度(mm) | 不预热 | 预热(100~150℃) |
小于16 | 不低于-10℃ | -10℃以下 |
16~24 | 不低于-5℃ | -5℃以下 |
25~40 | 不低于0℃ | 0℃以下 |
大于40 | 均预热 |
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
焊接层数 | 焊条直径 | 焊接电流 | 引弧电流 | 推力电流 | 焊接方法 |
打底层 | 3.2mm | 110~115 | 125~135 | 适当加大推力电流 | 连弧 |
填充层 | 3.2mm | 115~120 | 130~140 | 适当加大推力电流 | 连弧 |
盖面层 | 3.2mm | 115~120 | 130~140 | 适当加大推力电流 | 连弧 |
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。
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