A型地鐵側梁密封焊縫焊接工藝優化

楊敏杰　賈榮輝　商浩　郭文俊　齊至亮　王一霖

摘 要：A型地鐵側梁是轉向架焊接構架的重要組成部分，側梁內腔作為空氣彈簧氣室對焊接質量及其密封性有著很高的要求。常規焊接工藝下，側梁外體焊縫局部位置受到未熔合等缺陷影響，常導致密封試驗不合格、人工返修工作量大，這不僅影響了產品質量，還約束了生產效率的提升。通過對密封焊縫的焊接工藝優化，明顯提高了A型地鐵側梁密封試驗合格率，改善了產品質量，生產效率大幅提升。

關鍵詞：A型地鐵；密封焊縫；焊接工藝；正點率

中圖分類號：U270.6 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.124

地鐵作為城市交通的重要組成部分，因其運輸量大、運行速度快和正點率高等優點，已經成為城市交通的骨干力量。轉向架作為地鐵車輛中最為重要的部件之一，其質量直接決定了地鐵運行時的穩定性、舒適性和安全性。

A型地鐵側梁作為空氣彈簧氣室是轉向架構架的關鍵部件，為了確保焊接構架質量和安全性，必須使側梁外體焊縫具備優良的密封性。但在常規焊接工藝下焊接完成后，側梁密封性試驗的合格率僅為60%，需要大量的人工返修，嚴重影響了生產效率，難以保證優良的密封質量，因此，需要通過優化焊接工藝解決當前的問題。

1 現狀描述及原因分析

1.1 常規焊接工藝

A型地鐵側梁氣室由上下蓋板、腹板和堵板焊接密封形成的箱型腔體，常規焊接工藝焊接順序為：堵板和腹板焊縫→堵板和蓋板焊縫→腹板和蓋板焊縫。分步焊接后，腹板分別和蓋板、腹板所形成的3條焊縫最終交匯于一點，如圖1所示。

1.2 密封性試驗結果

焊接后的側梁須分別通過水壓試驗和氣壓試驗來檢測其密封性。不合格側梁在試驗過程中的水分或氣體的泄漏都將導致保壓值降低，通過標記泄漏位置可以定位焊縫缺陷。經過分析研究發現，缺陷位置主要集中于側梁外體打底焊接接頭位置和腹板、蓋板、堵板的三焊縫交匯位置，統計結果中因焊縫交匯位置缺陷而導致失壓的概率占98%.此外，2%的失壓率是由外體焊縫打底接頭缺陷所導致的。

1.3 原因分析

1.3.1 焊縫交匯位置缺陷

腹板坡口鈍邊量為0～1 mm，上蓋板與腹板組裝后間隙僅為0.5～1 mm，組裝間隙狹小，導致腹板和蓋板的焊縫打底焊接時無法與梁體內部的堵板、蓋板、腹板三者的交匯焊縫形成有效熔合，此狀態下的未熔合是造成密封性試驗不合格的主要原因。

1.3.2 外體打底焊接接頭缺陷

側梁外體焊縫接頭形式為單邊V形坡口，但蓋板與腹板兩者母材厚度差較大，焊接過程母材受熱不均勻，導致焊接接頭位置的未熔合，造成密封試驗不合格。

2 解決措施

2.1 三焊縫交匯位置

針對外體焊縫與內部交匯焊縫的未熔合缺陷造成的試驗失壓問題，通過以下工藝手段進行優化：①研磨與堵板相接位置的腹板坡口以增大組裝間隙，研磨深度為3 mm，坡口長度為20 mm，如圖2和圖3所示；②對于焊縫堵板與蓋板焊縫，從距離焊縫端部10 mm位置引弧，目的是保證焊縫的充分熔合，使充分熔透組裝間隙，如圖4所示；③對熔透至梁體外部的熔敷金屬進行打磨清根，如圖5所示；④完成梁體外側焊縫打底，使外體焊縫與堵板內部焊縫充分熔合，保證密封質量。

2.2 外體焊縫打底接頭位置

因側梁外體焊縫打底接頭缺陷造成的試驗不合格，可通過以下工藝改善：①焊接之前先將打底接頭進行打磨，打磨形狀與坡口一致；②引弧點距離上一道焊縫接頭10 mm，壓覆底層焊道；③焊接時焊槍呈鋸齒形擺動，適當延長在蓋板側母材的停留時間，如圖6所示；④焊后將接頭打磨平整，如圖7所示。

3 結束語

本文通過優化A型地鐵側梁氣室的密封性焊縫焊接工藝，使密封試驗合格率由60%提升至100%，有效抑制了焊接缺陷的產生，使產品質量大幅度提高。同時，密封試驗合格率的提升在很大程度上減少了人工返修工作量，生產效率得到了明顯提升。

〔編輯：張思楠〕