簡述枕梁簧座自動焊接工藝的應用

張 芳 郭定坤

（南車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001）

0 概述

枕梁簧座是交流重載電力機車重要承載的受力部件，其焊接質量好壞直接影響機車運行的安全與穩定。在焊接工藝中要求對枕梁簧座的主要焊縫進行外觀磁粉探傷與焊縫內部超聲波探傷，要求很高。早期主要采用松下CO2焊機進行人工焊接。枕梁簧座其外形及尺寸如圖1所示，因為外部焊縫采用16mm板并開坡口，造成焊縫填充量很大，不僅作業時間長，焊接人員易疲勞，而且手工焊接造成的焊接接頭多，焊接質量不穩定，焊縫差異很大，返工情況較多。因此，迫切需要采用自動焊接工藝。

圖1 枕梁簧座其外形及尺寸

1 自動焊接工藝介紹

采用IGM公司制造的RTI330-S型號懸掛布置的懸臂機器人配合RWM2/2000型號L型變位機的方式進行自動焊接，焊接機器人采用世界領先的奧地利福尼斯TPS5000型全數字化焊機。其工藝布局如圖2所示，主要技術參數如表1所示。

圖2 自動焊接工藝布局圖

2 自動焊接工藝的主要技術特點

機器人6軸外殼采用鋁合金鑄造結構，可方便的直立或懸掛安裝使用。

表1 自動焊接工藝的主要參數

高自由度的鉸接軸和反應快速的短手臂設計，在保證相對較大工作范圍的同時，即使對于某些難以接近的焊縫，也可以最佳焊槍角度完成焊接工作。

機械手空心軸中的腕關節連接軸專利的集成化焊槍連接器（包括焊槍碰撞保護），對機械手保持獨立的多方面適應性及柔性。為在狹窄空間內或環形焊縫的焊接創造了與眾不同的優異性能。

采用6寸彩色液晶屏，中文XP視窗操作界面與引導式編程方式，編程操作簡單易行。

采用全數字化控制的新一代焊接電源，焊接電源采用高頻逆變技術，全部數字化控制，可以高精度控制焊接電流。

采用高強度的水冷焊接系統，可以保證大電流連續自動焊接，不僅提高焊接質量，而且保證高的工效。

采用低中心的L型焊接變位機，可以雙軸±360°旋轉，保證焊接時焊縫處于最佳焊接位置。同時，低中心便于裝卸工件與觀察操作。

3 自動焊接工藝的操作方式

考慮到板厚較厚，并且坡口較大，采用3層焊接成形工藝的形式，首先變位機將工件轉動到平焊位置，從側板的直焊縫的中間位置引弧進行環焊縫打底焊接，打底焊接的工藝參數：焊接電流為180～200A之間，焊接速度8.3mm/s，擺動寬度3mm左右，擺動頻率150Hz。在直焊縫位置，變位機不動，僅僅機器人與焊槍移動，在焊接圓弧部分焊縫時，變位機與焊接機器人進行隨動，確保焊縫一直處于平焊位置，完成打底后進行焊縫層間處理，再進行第二層焊縫的焊接。第二層的焊接參數：焊接電流為220～240A之間，焊接速度5mm/s，擺動寬度6mm左右，擺動頻率100Hz。第二層焊縫完成后進行焊縫層間處理后再進行蓋面焊接，蓋面焊接參數為：焊接電流280～300A之間，焊接速度3.3mm/s之間，擺動寬度14mm左右，擺動頻率80Hz。完成環焊縫焊接后，再進行兩條側邊焊縫的焊接，焊接工藝與環焊縫相同，也需要將焊縫轉動到平焊位置。焊接完成后，將機器人及變位機復位后，將焊接工件脫胎吊下，再進行下一件的吊裝與焊接。

4 自動焊接工藝使用效果

采用自動焊接工藝后，簧座焊縫質量得到了極大的提升，自動焊接的焊縫探傷整體合格率得到很大的提升（在自動焊接應用前，一次探傷合格率為67.8%，應用自動焊接以后，一次探傷合格率提升到了89.8%）。不僅保證了產品質量，而且提高了工效，降低了工人勞動強度，經濟效益與社會效應增加明顯。

5 結語

在枕梁簧座應用自動焊接的過程中，也存在一些問題，需要在后續工作中繼續進行研究與管理，以便于最好的發揮枕梁簧座自動焊接設備的效能。

5.1 在使用過程中要及時監控焊接設備狀態，因為設備狀態的好壞將直接影響焊接質量。確保自動焊接設備狀態處于良好狀態將有效的確保焊接質量。

5.2 在由直焊縫向圓弧焊縫過度過程中，由于變位機需要與機器人焊槍隨動，同時，圓弧部分氣體保護氛圍本身較差，因此，突然性的工件轉動容易產生氣體紊流，造成保護效果減弱，容易造成焊接氣孔。我們采用壓低焊槍的方式進行解決，有良好的效果，但無法100%完全消除氣孔。

5.3 由于側板圓弧部分壓型不夠標準，誤差較大，在組裝過程中有錯位現象，導致焊縫部分縫隙不均勻，造成打底焊縫有焊穿的現象，需要不斷調整打底焊接電流，造成焊接質量與工效的降低。同時，由于存在錯位，焊縫的中心改變，也造成焊縫的單邊、咬邊與焊縫尺寸超差的情況，因此，在后續工作中要繼續深化以自動焊接為中心的工藝提升，提升部件的尺寸符合標準，以保證組裝后的部件尺寸，以適應自動焊接的部件要求，以進一步提升焊縫一次性探傷合格率。切實提升工藝與實物質量，保證機車的運行安全。

［1］賀燏,許立勇,谷祥帥.大功率交流電力機車枕梁簧座焊接工藝優化[J].技術與市場,2013（2）.

［2］李世明.上海 A 型地鐵鋁合金車體結構設計[J].鐵道車輛,2010（4）.

［3］李海寧.液壓支架焊接工藝裝備現狀與自動化焊接技術解決方案[J].煤礦機械,2006（5）.

［4］王元良,周友龍,等.高效節能的細雙絲自動焊接工藝及設備的研究[J].電焊機,2002（3）.