贴合件焊缝焊接质量提升

贴合件焊缝焊接质量提升

朱玉河,贾荣辉,朱然然

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

摘 要：本论文以地铁焊接构架为例，主要介绍了构架贴合件圆周焊焊接质量提升的工艺改善及方法固化。从工件结构、缺陷数据归纳分析等方面对焊接缺陷的原因进行了深入分析，可以确定贯穿性气孔是造成缺陷的主要原因，然后根据贯穿性气孔产生的原因以及构架贴合件的特殊结构，提出以打底焊接预留排气孔的措施进行调整验证，有效解决了贴合件圆周焊附件焊缝结束处焊接接头位置存在的大量贯穿性气孔缺陷问题，有效提高了生产效率和产品的质量。

关键词：贴合件圆周焊  工艺改善  气孔缺陷

0 前  言

随着现代铁路客运时速逐步提升，产品的质量要求越来越高。然而在现车构架生产中，贴合件圆周焊小件焊缝表面及接头打磨处理中发现大量的焊接缺陷，成品附件工序尤为突出，经统计台车缺陷10处，一次焊接合格率仅为71.2%,对出现缺陷位置需进行打磨清除重新进行焊接，造成大量的返修作业。因此为保证贴合件圆周焊小件焊缝提升，降低返修，根据不同工件的结构特点，从焊缝结构、焊接操作方法、焊接环境等各方面针对此问题进行焊接工艺及操作手法改善[1]，从降低操作难度入手，统一固化作业方式，从根本上解决问题势在必行。

1工艺现状

1.1结构分析

贴合结构小部件形状各异，分布在焊接构架不同位置。组装工艺要求贴合面间隙小于0.5mm，圆周焊接。具体见图1-1

图1-1贴合结构小部件位置示意图

对出现焊接缺陷位置进行观察，发现缺陷主要集中在焊接构架不同形状的贴合件圆周焊焊缝结束处接头位置，经统计焊接接头位置贯穿性气孔缺陷占总缺陷的82%，如图1-2所示。所以综上所述，造成打磨清除重新进行返修焊接问题是贴合件圆周焊附件焊缝结束处，焊接接头位置贯穿性气孔为产生问题的主要原因[2]。

图1-2 缺陷位置示意图

2 气孔的种类及危害
2.1气孔的种类
  气孔是指焊接时，熔池中的气体在凝固前未能完全逸出而残留下来形成的空穴。常见的有氢气孔、氮气孔、一氧化碳气孔等。

2.2气孔的危害
(1)削弱焊缝的有效工作截面，降低焊缝接头的抗变形、抗断裂能力；
(2)焊接过程中本身存在热量和成分分布的不均匀，导致焊接过程中不可避免存在内应力。在外部应力尤其是动载荷作用下，不规则分布的气孔会引发应力集中，从而降低焊缝的疲劳强度，使气孔与焊缝裂纹连通造成穿透性破坏，增加焊缝脆性断裂的几率。

3 贯穿性气孔产生原因

通过对出现贯穿性气孔缺陷工件确认中发现，工件及焊缝形状虽然不一致但都为贴合圆周焊，两焊件间形成密闭气室，而且工件上无排气孔，焊接过程中形成气室内的气体受热膨胀，焊接时气体只能从焊缝收尾处还未冷却的熔池中溢出，从而形成大量的贯穿性气孔出现。因此，两焊件间形成密闭气室，气体受热膨胀，焊接时密闭结构焊缝气体溢出，为产生贯穿性气孔缺陷的主要原因[6]。

4 操作方法

从焊接缺陷特点的分析中可以看出，降低贯穿性焊接气孔可从增加排气孔、减少气体膨胀两方面进行解决。经研究增加排气孔能够起到降低贯穿性气孔问题发生，但类似工件尺寸过小不适宜增加排气孔，此方案不可行。只能从减少气体膨胀的方式进行研究，通过焊接方法攻关及方法验证后具体操作方案如下：

打底焊接预留排气孔

打底焊接时不完全焊满，预留一段焊缝做为排气孔。具体操作步骤如下:

（1）对所有工件焊缝同时打底预留排气孔；

（2）对预留排气孔位置起弧点、收弧点打磨处理；

（3）层间清理；

（4）上序工作完成后工件温度已大幅度降低冷却，高温膨胀的气体已溢出，此时对预留排气孔进行焊接封堵。

 图2-1焊接过程示意图

5 改善效果

通过焊接过程中预留排气孔，制定操作顺序，降温冷却气体溢出后再进行焊接封堵的方法，经验证记录贯穿性气孔大幅度降低，一次焊接合格率提升至96%。

6结论

在工件上打底焊接预留排气孔的措施进行调整验证后，有效解决了成贴合件圆周焊小件焊缝表面及接头打磨处存在大量焊接缺陷的问题，极大的提高了生产效率和产品质量。

参考文献：

[1]孙竟容.实用焊工手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]陈强.《焊接手册》[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]陈祝年.《焊接工程师手册》[M].机械工业出版社.2004；

[4]赵品，孙振国.《材料科学基础》[M]. 哈尔滨工业大学出版社.2011；

[5]李杰.《金属材料力学性能》[M].机械工业出版社2011。

1