普通客车转向架构架裂纹焊修工艺研究

普通客车转向架构架裂纹焊修工艺研究

潘小虎

潘小虎

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

摘要：近年来，我国客车制造业发展迅速，国产客车质量明显与国际知名客车制造企业生产的客车质量差距越来越小。客车的安全性能一直以来深受国际社会及用户的关注，尤其是客车关键部位的设计安全性。客车的安全性取决于整车性能，只有车辆通过各项型式试验，且车内模拟驾驶员及乘客不受危害的情况下，此车才会取得相关的质量认证，才能批量生产。所以说，客车的安全性能时刻牵动着用户的心。本文通过对空调客车转向架构裂纹的介绍，简要分析了造成架构裂纹的原因，提出了针对架构裂纹进行焊接的工艺和施工技巧。

关键词：构架裂纹；分析；焊修工艺

目前，客车转向架构架出现裂纹时要及时处理，否则客车的安全性能不能保障，容易发生安全事故。对于不严重的裂纹应及时给予焊修处理，构架维修成本要低于购买新构架成本，因此，焊修处理是最经济有效的。同时，焊接修复质量的好坏直接影响着行车安全，因此必须采取合适的工艺措施保证焊修质量。

1裂纹产生的原因分析

1.1铸造缺陷引起的裂纹

构架本身是铸造件，在制造过程中内部有夹杂、砂眼等缺陷是难免的。从构架运行过程中的受力情况进行分析，内部缺陷部位与正常组织结合部的组织纤维会被逐渐撕裂，形成微小裂纹，随着车辆运行时间延长，裂纹逐渐扩展延伸。

1.2列车提速加快了构架裂纹的进程

列车提速后，运行中所产生的交变载荷比提速前增大，在同样铸造缺陷的情况下，该处产生裂纹以及裂纹扩展速度较提速前加快，这也是导致客车构架在短时期产生裂纹的主要原因。

对于客车转向架构架裂纹的成因很多，比如说客车受到外力的猛烈撞击，外力会给转向架构架造成损伤或者是裂纹；再有就是转向架材质的选择存在质量问题，那么对于质量问题就需要经过专业的鉴定才能确定；再有就是转向架选材的铸造工艺不合格，以至于在铸造的过程中存在铸造断层；还有就是转向架原有的焊接处再次开裂，这种问题的鉴定比较繁琐。因此，作为客车制造企业来说，任何有关于客车质量问题的案例都不应该轻易的放过，只有深入调查了解，才能发现问题的原因，才能在后续的生产过程中加以优化。还有就是作为客车制造企业，一定要严把质量关，切不可贪图眼前利益而偷工减料，以次充好，要知道客车的安全性直接关乎乘客的生命安危，所以务必重视质量问题。

2焊接性分析

经查阅相关资料，铸钢构架材质一般为ZG230-450，用碳当量法对其进行焊接性分析，通常采用国际焊接学会（IIW）推荐的碳当量计算公式来评价该钢材的焊接性，ZG230-450钢材（IIW）=0.4%～0.6%的范围，钢材的淬硬倾向明显增加，需要采用适当的工艺措施来保证焊接质量。由此表明，该钢种焊接性较差，在焊接热影响区易产生淬硬倾向，且构架拘束度较大，在施焊时存在较大的焊接应力，反映了钢材焊接时具有一定的冷裂纹倾向。

3焊接工艺性分析

对于构架的焊接一定要遵循相应的焊接规范，对于焊接前的准备工作一定要准备充分。焊接环境也要留意和保护，不可因为环境的问题造成焊接不牢固或存在安全隐患。再有就是焊接时焊接参数符合要求，焊角符合相应图纸要求。焊接时必须进行焊前预热，采用合理的热输入、焊后缓冷等措施，使焊缝及热影响区的焊后冷却速度降低，避免淬硬组织的产生，消除焊接应力；第二，焊接材料选用碱性低氢型焊条，且在使用前烘干，放在保温筒中随用随取，保温筒使用前须加热到100℃以上方可放焊条，以降低焊缝中扩散氢的含量；第三，焊后立即采用高温回火热处理，促使焊缝中的扩散氢充分逸出，以达到改善焊接接头组织性能，降低焊接残余应力的目的等相应的工艺措施来保证焊接质量。还应指出，因铸钢本身在铸造过程中自身固有的缺陷较多，因此施焊前，对坡口表面应进行检查，防止铸造砂眼、夹渣等缺陷对焊接质量的影响。

4焊接工艺的实施

4.1焊前准备

（1）首先，用磁粉探伤来确定裂纹的位置及长度，然后在裂纹两端打10mm的止裂孔。

（2）用角磨机彻底清除裂纹，并开70°V形坡口，对穿透性裂纹的部位根部留3～4mm间隙。

（3）用角磨机打磨坡口及两侧各20mm范围，清除母材表面水、锈、油污等杂物，使露出金属光泽。

（4）焊接材料选用碱性低氢型焊条E5016，且在使用前须经350～400℃烘干2h，放在保温筒中随用随取，保温筒使用前须加热到100℃以上方可放焊条。

（5）焊接设备采用交流手弧焊机（如有条件应采用直流电源，极性为反接法）。

4.2施焊工艺

4.2.1打底焊

为保证焊道不出现根部裂纹，施焊前焊缝及两侧各100mm范围内采用氧乙炔火焰中性焰预热到200～250℃，加热过程中使用点温计进行测量，保证预热温度满足要求。施焊采用焊条J506，直径3.2mm，交流手弧焊机，焊接电流为100～120A。在坡口内引弧，引弧后将焊条探入坡根部，并在是钝边熔化的铁水与焊条的熔滴连在一起后，稍向坡口两侧摆动运条，使熔池扩大并形成第一个熔池后熄弧，然后采用“单点击穿法”灭弧焊，施焊过程中焊要对准熔池前部的1/3处，使每个熔池覆盖前一个熔池的2/3左右，灭弧动作要干净利落，不要拉长弧，接弧位置要准确，每次接弧时焊条中心对准熔池前端与母材交界处。熔孔要始终深入每侧母材0.5～1mm，熔池的大小要保持一致，防止焊缝成形不良和焊瘤等缺陷，熔池铁水熔渣要分离，保证熔池铁水清晰明亮，以免产生气孔和夹渣等缺陷。每根焊条焊完接头时，电弧在焊缝下方5～10mm左右起弧，连弧焊至熔孔前把焊条往下压一下，听到“噗、噗”声后，电弧恢复正常焊接时的电弧长度，两边左右摆一下，填满弧坑，使焊缝充分熔合后再灭弧，收弧时，要填满弧坑。

4.2.2填充焊

打底焊焊后进行磁粉探伤，检验焊接接头在无裂纹等缺陷的情况下再进行填充焊。同样焊前对焊件进行预热200～250℃并用点温计测量。焊条采用J506，直径3.2mm，焊接电流为100～110A。填充焊时先用长弧对焊接部位稍加预热，由于焊条端部第一滴熔滴温度较低，质量不佳，所以必须把焊条端部第一滴铁水甩掉，再采用连弧焊不摆动手法进行施焊，但在坡口两端稍作停留，使母材熔化良好，防止母材与焊缝交界处产生夹角，并防止熔池温度过高，产生焊瘤等缺陷，且层间温度不低于预热温度。

4.2.3盖面焊

盖面焊时的操作与填充焊基本相同，焊条用J506，直径为4mm，焊接电流为160～180A。需要注意的是焊条摆动到坡口边缘时要稍作停顿，防止咬边。焊后立即采用火焰加热的方法将焊缝两侧各100mm范围内加热到600～650℃并用点温计测量，然后用石棉粉将焊接部位覆盖起来，保温缓冷。

结束语

综上所述，焊接作业时十分关键的，焊接前的准备工作，焊接中的注意事项，以及焊接完成后的打磨冷却处理，这些步骤都是十分关键的。现如今，客车已经人们普遍的出行交通工具，其安全性时刻都牵动着出行人的安全，因此对于客车制造企业来说，对于客车质量问题，即使投入再多都是值得的。对于空调客车转向架裂纹形成的原因很多，唯一不就的措施就是及时进行焊接处理，要求从事电焊专业的人员务必经过行业培训，并取得相关的特种作业证书方可上岗作业。焊接处的处理需要严把质量关，不然会影响到客车转向系统的故障。

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