軌道車輛不銹鋼波紋板縫焊工藝

肖雪峰，王素環(huán)，韓曉輝

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266031）

Abstract：Rolled stainless steel 0.8 mm-SUS301L is used in roof plate and underframe plate of stainless steel railway vehicles，and several plates are welded together.Automatic seam welding is used to weld the corrugated plate for tighting and welding deformation of carbody.Stainless steel corrugated plate can be welded automatic and stable by making test method and developing seam welding process.It improves the manufacture level of stainless railway vehicles greatly.

Key words：stainless steel；sheet；seam welding joint

0 前言

軌道車輛不銹鋼車體的車頂波紋板采用分段搭接的通長薄壁結(jié)構(gòu)，電弧焊接工藝性差，手工焊接效率低，焊接過程控制不當(dāng)容易造成塌陷、燒穿等焊接缺陷；而且焊后的波浪變形無法滿足后工序的裝配要求。為提高波紋板焊后的外觀質(zhì)量和尺寸精度，避免電弧焊接造成的變形大、成型差等質(zhì)量問題，滿足后工序的裝配要求；該處結(jié)構(gòu)的連接方法確定為自動化程度高、焊接變形小、可實(shí)現(xiàn)永久密封的電阻縫焊工藝。電阻縫焊應(yīng)用于軌道車輛車體制造，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善。本研究的主要內(nèi)容是建立波紋板縫焊的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制定縫焊生產(chǎn)工藝，完成軌道車輛不銹鋼波紋板電阻縫焊的工藝開發(fā)。

收稿日期：2013－08－16

作者簡介：肖雪峰（1983—），男，山東乳山人，學(xué)士，主要從事軌道車輛車體組焊及離線自動化編程工作。

1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)使用材料為0.8 mm-SUS301L-MT板材，化學(xué)成分及力學(xué)性能如表1所示。

表1 SUS301L-MT化學(xué)成分及力學(xué)性能

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備與現(xiàn)車生產(chǎn)用的設(shè)備相同，采用日本產(chǎn)的全自動電阻縫焊設(shè)備，滿足不銹鋼通長波紋薄板的全自動焊接。

2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系建立

根據(jù)JIS Z 3141-1996中對電阻縫焊的試驗(yàn)方法要求，結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)，軌道車輛不銹鋼波紋板電阻縫焊試驗(yàn)方法采用宏觀斷面、泄露試驗(yàn)及剝離試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法相結(jié)合的方式。

2.1 宏觀斷面試驗(yàn)

2.1.1 試件制備

采用800 mm×100 mm的試片，選擇焊接參數(shù)進(jìn)行縫焊焊接，焊縫長度500 mm，焊接后采用機(jī)械加工法進(jìn)行切割，切割出垂直于焊縫軸線方向的斷面試樣、沿焊縫軸線方向的中心斷面試樣，以下簡稱A、B試樣，A、B試樣的尺寸為40 mm×25 mm。數(shù)量各9塊，如圖1所示。

圖1 宏觀斷面試驗(yàn)試板及試件尺寸

2.1.2 宏觀斷面檢驗(yàn)方法

試樣如圖1所示，分為沿焊縫軸線方向的中心斷面試件和垂直于焊縫軸線方向的斷面試件。宏觀斷面判定按照J(rèn)IS Z 3139-B級要求進(jìn)行。要求焊縫均勻連續(xù)，熔透率為20%～90%，內(nèi)部無孔洞、裂紋等焊接缺陷。

2.2 泄漏試驗(yàn)

2.2.1 試片制備

泄漏試驗(yàn)試片及試樣如圖2所示。圓角焊接半徑規(guī)定為不大于40，標(biāo)注t2的材料帶有直徑φ60 mm的圓孔，標(biāo)注t1的材料沒有孔，圓柱部分為φ60 mm的水管接頭，材質(zhì)采用不銹鋼材質(zhì)或低碳鋼材質(zhì)。

2.2.2 泄漏試驗(yàn)的檢驗(yàn)方法

為了保證軌道車輛的氣密性。將如圖3所示的試樣裝入能控制變形量的壓緊框架中，試件應(yīng)放平在試驗(yàn)裝置中，不允許出現(xiàn)傾斜及扭曲變形，將試驗(yàn)裝置中灌滿水溶液，在試樣的管接頭處通入壓縮空氣，當(dāng)空氣壓力達(dá)到0.15 MPa或者試樣變形量達(dá)到20 mm時，焊接區(qū)的任何部位不允許有泄漏現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.3 剝離試驗(yàn)

2.3.1 剝離試驗(yàn)試片制備

試件尺寸為250 mm×50 mm，焊縫的搭接位置為26.5 mm。

圖2 泄露試驗(yàn)試片及試樣的尺寸

圖3 泄漏試驗(yàn)與剝離試驗(yàn)試片制備

2.3.2 剝離試驗(yàn)的檢驗(yàn)方法

如圖4所示，將縫焊后的試樣用臺鉗夾緊，用鐵錘及不銹鋼鑿子對兩試片間的縫焊焊縫進(jìn)行垂向鑿擊，鑿擊位置為焊縫位置，通長焊縫位置均需要進(jìn)行鑿擊，若從母材處開裂則認(rèn)為焊縫合格。

3 波紋板縫焊工藝規(guī)程制定

3.1 自動縫焊工藝參數(shù)確定

通過以上三種試驗(yàn)方法的工藝驗(yàn)證，最終確定自動縫焊工藝參數(shù)如表2所示。

圖4 剝離試驗(yàn)方法

3.2 日常試驗(yàn)要求

在焊接工藝評定合格基礎(chǔ)上，日常試驗(yàn)應(yīng)采用簡單、快速、有效的試驗(yàn)方法完成。通過現(xiàn)車的多次驗(yàn)證，可以采用剝離試驗(yàn)的方法進(jìn)行波紋板縫焊的日常設(shè)備及參數(shù)的檢驗(yàn)。

剝離試驗(yàn)在每天開工前進(jìn)行，試件數(shù)量為3塊，3塊試片剝離試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行生產(chǎn)，試驗(yàn)完成的試件表面應(yīng)用黑色標(biāo)記筆表明試驗(yàn)日期、車號、板厚組合、焊接參數(shù)信息，并將信息記錄到日常縫焊試驗(yàn)記錄卡上，做到日常試驗(yàn)可追溯。

表2 自動縫焊工藝參數(shù)

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)縫焊輪更換、焊接材料化學(xué)成分及力學(xué)性能發(fā)生變化、故障維修等情況，需要采用宏觀試驗(yàn)、泄漏試驗(yàn)、剝離試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.3 波紋板組裝要求

（1）縫焊前應(yīng)用棉紗蘸取有機(jī)溶液清除工件表面油漬及污物。

（2）根據(jù)產(chǎn)品斷面尺寸更換壓緊導(dǎo)向裝置，并檢查導(dǎo)向輪表面是否滿足使用要求。導(dǎo)向輪更換過程中操作人員應(yīng)注意搬運(yùn)及更換過程中的安全，正確使用專用的導(dǎo)向輪更換工具。

（3）清潔后工件置于工裝平臺上，兩端用工裝壓緊裝置壓緊，縫焊焊縫中心距離板邊距離不小于10 mm，并滿足波紋板寬度設(shè)計要求。

（4）縫焊開始前將波紋板置于導(dǎo)向裝置上，利用強(qiáng)光手電觀察波紋板與導(dǎo)向輪的貼合情況，以此保證通長縫焊過程工件不發(fā)生移動。根據(jù)產(chǎn)品的尺寸調(diào)整導(dǎo)向裝置間距以滿足波紋板搭接的要求。

（5）縫焊定位焊間距500 mm±50 mm，選擇點(diǎn)固焊參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)固。定位焊應(yīng)從工件一端向另一端進(jìn)行。

3.4 焊接過程注意事項(xiàng)

焊接過程中應(yīng)密切觀察焊輪的行進(jìn)速度是否均勻，冷卻水的噴射是否正常，焊接時是否出現(xiàn)飛濺等異常現(xiàn)象，如出現(xiàn)焊偏、未熔接頭時應(yīng)停機(jī)進(jìn)行分析處理，分析完畢后采用斷點(diǎn)續(xù)焊的方式，在焊縫的斷點(diǎn)位置后退20 mm，進(jìn)行重復(fù)焊接以滿足斷點(diǎn)續(xù)焊的接頭要求。

4 焊后檢驗(yàn)要求

4.1 外觀檢驗(yàn)要求

對焊縫進(jìn)行目測檢查，外觀無凹坑、裂紋等缺欠。

4.2 試漏檢驗(yàn)要求

波紋板的焊縫為車體外露密封焊縫，為了確保縫焊起到密封效果，焊后在波紋板兩端利用膩?zhàn)佣哑?0 mm的臺階，按照TB/T1580要求進(jìn)行焊后存水試漏試驗(yàn)。

5 結(jié)論

（1）建立軌道車輛不銹鋼車體縫焊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系，通過宏觀斷面、泄露試驗(yàn)及剝離試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法完成了縫焊焊接工藝評定。

（2）結(jié)合現(xiàn)車生產(chǎn)特點(diǎn)，開發(fā)了日常縫焊試驗(yàn)方法，完成了現(xiàn)車波紋板縫焊的工藝開發(fā)，提升了軌道車輛不銹鋼車體制造自動化水平和效率。

（3）結(jié)合軌道車輛不銹鋼車體的技術(shù)要求，開發(fā)了波紋板縫焊焊后檢驗(yàn)方法，滿足了不銹鋼波紋板焊接生產(chǎn)工藝要求。

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[1]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊——材料的焊接[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]JIS Z3141-1996，縫焊的檢驗(yàn)方法[S].

[3]程典陽，韓曉輝.軌道車輛不銹鋼波紋板自動縫焊工藝開發(fā)[J].電焊機(jī)，2008，38(6)：62-64.