實心牽引銷表面缺陷的焊接返修工藝

程超等

【摘 要】 分析了實心牽引銷表面缺陷的形成原因，結合設計要求進行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機車新造之前、機車檢修等環節。

【關鍵詞】 實心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機車有限公司生產的HXN5型機車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉向架，其優點是可以將機車運行中轉向架上產生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時還能允許轉向架相對于車體有適當的橫動和轉動?？梢姡瑺恳N是連接機車車架與轉向架的關鍵部件。

在機車例行檢修、探傷檢查重要部位時發現牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經過多環節排查分析，確認缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時焊接修復導致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進行清理消除。

1 焊接條件的準備

1.1 母材

牽引銷材質采用的是美國AAR M-201標準中B+級鑄鋼，其主要的化學成分和力學性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據焊材與母材等強度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近?？紤]到焊接返修作業的便捷性，采用手工電弧焊。

根據上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責任公司生產的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標準，焊條規格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進行全位置焊接。其化學成分和力學性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機車服役過程中，牽引銷的機加工表面已經出現了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機，拋光清理氧化層，效果顯著，達到能夠進行探傷檢測的表面狀態（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區、Ⅲ區（如圖3所示）進行縱向、圓周兩個方向進行連續磁化。根據表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質合金旋轉銼的氣砂輪，對缺陷區域進行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區的所有缺陷位置都必須進行焊接修復，而Ⅲ區的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進行焊接修復。

2.4 焊接返修

AAR M-201標準中規定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時不準焊接返修。局部預熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預焊接區域預熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區域進行精細清理，更好地清除雜質粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩定性好，容易控制，能夠保證焊接質量和良好的焊縫成形；焊條熔化產生的氣體熔渣能夠對熔池產生有效保護，不容易產生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩定，飛濺小。而且符合鑄件補焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現的可能性，需要對焊接區域進行焊后緩冷。例如可以選取適當面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時以上。

2.5 返修區域修整

焊后緩冷結束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機打磨補焊區域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區域復探驗證

對打磨修整后的返修區域再次進行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標識。重復步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認缺陷完全消除。

3 結果及意義

經過確認，返修結果符合實心牽引銷的質量要求，此返修工藝已經推廣至機車新造前或機車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機車安全穩定地運行的重要保障。

參考文獻

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint

【摘 要】 分析了實心牽引銷表面缺陷的形成原因，結合設計要求進行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機車新造之前、機車檢修等環節。

【關鍵詞】 實心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機車有限公司生產的HXN5型機車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉向架，其優點是可以將機車運行中轉向架上產生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時還能允許轉向架相對于車體有適當的橫動和轉動?？梢?，牽引銷是連接機車車架與轉向架的關鍵部件。

在機車例行檢修、探傷檢查重要部位時發現牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經過多環節排查分析，確認缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時焊接修復導致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進行清理消除。

1 焊接條件的準備

1.1 母材

牽引銷材質采用的是美國AAR M-201標準中B+級鑄鋼，其主要的化學成分和力學性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據焊材與母材等強度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近?？紤]到焊接返修作業的便捷性，采用手工電弧焊。

根據上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責任公司生產的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標準，焊條規格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進行全位置焊接。其化學成分和力學性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機車服役過程中，牽引銷的機加工表面已經出現了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機，拋光清理氧化層，效果顯著，達到能夠進行探傷檢測的表面狀態（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區、Ⅲ區（如圖3所示）進行縱向、圓周兩個方向進行連續磁化。根據表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質合金旋轉銼的氣砂輪，對缺陷區域進行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區的所有缺陷位置都必須進行焊接修復，而Ⅲ區的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進行焊接修復。

2.4 焊接返修

AAR M-201標準中規定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時不準焊接返修。局部預熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預焊接區域預熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區域進行精細清理，更好地清除雜質粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩定性好，容易控制，能夠保證焊接質量和良好的焊縫成形；焊條熔化產生的氣體熔渣能夠對熔池產生有效保護，不容易產生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩定，飛濺小。而且符合鑄件補焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現的可能性，需要對焊接區域進行焊后緩冷。例如可以選取適當面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時以上。

2.5 返修區域修整

焊后緩冷結束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機打磨補焊區域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區域復探驗證

對打磨修整后的返修區域再次進行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標識。重復步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認缺陷完全消除。

3 結果及意義

經過確認，返修結果符合實心牽引銷的質量要求，此返修工藝已經推廣至機車新造前或機車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機車安全穩定地運行的重要保障。

參考文獻

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint

【摘 要】 分析了實心牽引銷表面缺陷的形成原因，結合設計要求進行工藝分析后，制定了對缺陷的焊接返修工藝措施，并將此工藝措施推廣到機車新造之前、機車檢修等環節。

【關鍵詞】 實心牽引銷 表面缺陷 焊接返修

【Abstract】 This article particularly analyses the cause of surface flaw of traction pin， then welding repair technology is made against the flaw through process analysis according to the design requirements， and this technology is extended to links such like before making of the locomotive and locomotive overhaul.

【Key words】 traction pin surface flaw welding repairment

南車戚墅堰機車有限公司生產的HXN5型機車采用了中心銷（牽引銷）形式牽引裝置的轉向架，其優點是可以將機車運行中轉向架上產生的縱向力（牽引力或制動力）更有效地傳遞到車體上部，同時還能允許轉向架相對于車體有適當的橫動和轉動。可見，牽引銷是連接機車車架與轉向架的關鍵部件。

在機車例行檢修、探傷檢查重要部位時發現牽引銷體存在表面線性缺陷（表面裂紋）。

經過多環節排查分析，確認缺陷成因是牽引銷在制作過程中，制造單位為消除氣孔、夾渣等鑄造缺陷時焊接修復導致的焊接裂紋。由于裂紋會沿樹枝晶干方向擴展，存在重大安全隱患。因此，必須對表面缺陷進行清理消除。

1 焊接條件的準備

1.1 母材

牽引銷材質采用的是美國AAR M-201標準中B+級鑄鋼，其主要的化學成分和力學性能分別見表1和表2。

1.2 焊材及焊接方法的選取

根據焊材與母材等強度匹配的原則，焊材成分、性能盡可能與母材相近?？紤]到焊接返修作業的便捷性，采用手工電弧焊。

根據上述焊材、焊接方法的選擇原則，我們最終選定大西洋焊接材料有限責任公司生產的牌號為CHE557的電焊條，符合GB E5515/AWS E8015標準，焊條規格為φ3.2mm。CHE557電焊條是低氫鈉型藥皮的低合金鋼焊條，具有優良的塑性、韌性和抗裂壞能，焊接工藝性能優良、飛濺少、成形美觀、脫渣容易，可進行全位置焊接。其化學成分和力學性能分別見表3和表4。

2 工藝措施過程

2.1 表面處理

在機車服役過程中，牽引銷的機加工表面已經出現了銹蝕氧化層（如圖1所示），不能進行表面磁粉探傷檢查。因此，在磁粉探傷前必須先清理銹蝕氧化層。

由于氧化層比較頑固，直接拋光摩擦力不足以去除銹蝕氧化層?？梢栽趻伖馇安捎醚?丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰烘烤牽引銷表面，將氧化層塑化。再用安裝了碗型鋼絲輪的氣動角磨機，拋光清理氧化層，效果顯著，達到能夠進行探傷檢測的表面狀態（如圖2所示）。

2.2 探傷檢測

對牽引銷表面采用非熒光濕法磁粉探傷檢測，對牽引銷Ⅰ區、Ⅲ區（如圖3所示）進行縱向、圓周兩個方向進行連續磁化。根據表1所述，允許存在長度≤3mm的磁粉積聚，不做標識；將長度>3mm的磁粉積聚，全部用彩色記號筆做出明確標識。

2.3 缺陷消除方式判斷

用安裝了硬質合金旋轉銼的氣砂輪，對缺陷區域進行小范圍打磨銑削，深度控制在2mm。

再進行磁粉探傷檢測，如果不再有磁粉積聚，則銑削處無需焊接修復，只需要用安裝了80#百頁輪的氣動角磨機將銑削處棱角打磨平滑過渡即可。如果銑削區域仍存在磁粉積聚，則判定Ⅰ區的所有缺陷位置都必須進行焊接修復，而Ⅲ區的各缺陷位置銑削深度一旦超過3mm，都必須進行焊接修復。

2.4 焊接返修

AAR M-201標準中規定B+級鋼鑄件在鋼件溫度低于40°F（4.4℃）時不準焊接返修。局部預熱到最低40°F（4.4℃）是可以接受的，預熱溫度不得超過600°F（315.6℃），以避免翹曲的可能性。為了獲得更好的焊接效果，在焊接前要用氧-丙烷焰（或者氧-乙炔焰）的外焰對預焊接區域預熱至（130～160）℃，并用智能便攜式紅外測溫儀來確認溫度值。

焊前必須將焊條350℃烘干1小時，烘干后放入焊條保溫筒中。焊前可以推薦用無紡布對焊接區域進行精細清理，更好地清除雜質粉塵，減少夾渣的可能。

焊接方法為手工電弧焊，焊條直流反接，采用短弧操作。短弧操作的電弧穩定性好，容易控制，能夠保證焊接質量和良好的焊縫成形；焊條熔化產生的氣體熔渣能夠對熔池產生有效保護，不容易產生氣孔；焊條熔化端離熔池近，鐵水過渡穩定，飛濺小。而且符合鑄件補焊需要低的稀釋率以減少裂紋形成的要求。焊接參數如表2所示，保證留有（2～3）mm余高。焊后去除飛濺、藥皮。

為了降低焊后裂紋出現的可能性，需要對焊接區域進行焊后緩冷。例如可以選取適當面積大小的石棉布用鋁箔膠帶將焊接區域包扎起來（如圖4所示），保溫1小時以上。

2.5 返修區域修整

焊后緩冷結束后，用安裝了百葉輪的氣動角磨機打磨補焊區域的熔敷金屬，平滑過渡直至與牽引銷其他部位形狀相近。（如圖5所示）。

2.6 返修區域復探驗證

對打磨修整后的返修區域再次進行磁粉探傷，重新識別缺陷位置并做出明確標識。重復步驟2.3～步驟2.5，直至探傷確認缺陷完全消除。

3 結果及意義

經過確認，返修結果符合實心牽引銷的質量要求，此返修工藝已經推廣至機車新造前或機車檢修過程中對牽引銷體缺陷的焊接返修。消除了表面缺陷的牽引銷能作為機車安全穩定地運行的重要保障。

參考文獻

[1]AAR M201-2005（中文）[S].

[2]朱正鋒，董雯，張俊新.B級鑄鋼材料的研制[J].機車車輛工藝，2010，6（5）：4-6.

[3]GB/T 5118-1995 低合金鋼焊條[S].endprint