淺談高速動車組轉(zhuǎn)向架管對接結(jié)構(gòu)焊接缺陷控制

李萬君 王善更 孫維鵬

（中車長春軌道客車股份有限公司 吉林省長春市 130000）

前言

一般情況下，為了能夠保證列車可以安全運行，對于大部分列車的轉(zhuǎn)向架都是采用焊接的方式，主要由測量、附件與橫梁三個方面進行組焊工作來實現(xiàn)。例如：對于我國時速超過300km/h的高速列車而言，車組轉(zhuǎn)向架的連接工作基本上都是采用橫梁管的連接方式，同時橫梁管為車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)建的主要部分，與列車兩側(cè)梁之間進行連接，同時還承載著列車的制動、減振以及承載裝置，貫穿于整個列車轉(zhuǎn)向架。但是，在當前階段列車橫梁管的焊接工作很不理想，進而出現(xiàn)未熔合、氣孔等焊接缺陷，從而對焊接質(zhì)量造成了直接影響，不僅使質(zhì)量不能得到保障，焊接生產(chǎn)力也會直線下降，難以滿足當前需求。

1 試驗材料和方法

動車轉(zhuǎn)向架衡量鋼管和兩連坐的材質(zhì)一般情況下都是S355J2+N，連接處的接頭為環(huán)狀接頭，同時對于內(nèi)側(cè)坡口而言，形式為5V，坡口的角度為45°；對于外接坡口而言，形式為10U，坡口角度則是12°，并且還要在中間能夠預(yù)留出1.6～2.1mm的鈍邊。此外，對于焊縫的質(zhì)量等級也有一定的要求，一般而言，想要保證高速列車的安全運作，就需要將焊縫質(zhì)量提升到CPA，同時在焊接完成后，還要求焊縫處采用100%的磁粉探傷以及100%的射線探傷[1]。在橫梁管的組對工作中，保障外側(cè)坡口顳部能夠?qū)崿F(xiàn)定位焊分布均勻，此外在定位焊的焊縫長度上也有直接規(guī)定，一般要保證焊縫長度為50mm。

焊接工作開展之前，需要將定位焊的焊縫兩邊優(yōu)先進行打磨，從而使其形成45°狀的斜面，然后在采用CLOOS ROMAT310型號的焊接機械手臂對內(nèi)側(cè)5V進行優(yōu)先焊接，之后再將其分為2層2道焊接，在這項工作完成后，還需要在外側(cè)坡口處采用打磨機進行清根，以便去除沒有溶透的鈍邊，使其保持光滑。清根完成后，要能夠保證外側(cè)坡口深度達到12～13mm左右；而在焊接外側(cè)10U焊縫中，要能夠分3層3道焊接，完成后同樣進行100%磁粉探傷以及100%射線探傷。當射線探傷在工作中找出現(xiàn)階段出現(xiàn)的焊接缺陷時，需要再利用KW-4C型好的數(shù)字式超聲波探傷儀與射線進行相互配合，從而對焊接缺陷的大小、種類和位置進行確認，從而便于以后對其進行返修。

2 分析與討論

2.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查

第一階段，可以統(tǒng)計在2017年3月、4月份車間進行CRH380動車組轉(zhuǎn)向架橫梁管的焊接生產(chǎn)工作，并對其前10根進行焊接之后的橫梁管質(zhì)量進行實時統(tǒng)計；第二階段，統(tǒng)計同年11月、12月車組進行260km/h動車組轉(zhuǎn)向架橫梁管焊接的生產(chǎn)工作，并對前期所生產(chǎn)的25根橫梁管質(zhì)量進行追蹤統(tǒng)計。通過對以上兩個階段的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果可以看出，這一類橫梁管對接所形成的雙面環(huán)形焊縫在實際使用過程中，焊接缺陷不斷出現(xiàn)，同時焊接的合格率也相對較低。同時，對于兩個階段做出進一步分析之后，工作人員可以看出橫梁管的焊接缺陷主要分為未熔合和氣孔兩個問題，并且這兩種問題還會同時出現(xiàn)在一處，其中未熔合缺陷所出現(xiàn)的頻率相對較高，并且達到了57%。而氣孔出現(xiàn)的概率雖然相對較低，但是也達到了36%左右。此外，裂紋缺陷概率雖然也會出現(xiàn)，但出現(xiàn)的幾率很低，基本為意外現(xiàn)象，僅有3%。

2.2 未熔合缺陷分析

①未熔合缺陷出現(xiàn)的概率達57%，并且這一缺陷還會導(dǎo)致橫梁管報廢，阻礙焊接工作正常進行；②根據(jù)未熔合缺陷所處在的位置來看，可以確認缺陷一般情況下都會出現(xiàn)在焊縫金屬和母材料的坡口連接處，整體上屬于側(cè)壁未熔合；③通過超聲波探傷檢測缺陷的具體深度可以了解到，出現(xiàn)未熔合缺陷的位置大部分都是在離焊縫表面7～14mm處，這個深度屬于外側(cè)10U焊縫打底層的深度范圍，并且之后很少會出現(xiàn)在橫梁管的其他地方[2]。

2.3 氣孔缺陷分析

氣孔缺陷的分析主要分成兩個階段，第一階段是2017年3～4月，出現(xiàn)氣孔缺陷的次數(shù)相對較多，氣孔的種類一般為單一空，并且出現(xiàn)的頻率和位置沒有特定的趨勢，不具備一定的規(guī)律性。因此可以推斷出導(dǎo)致出現(xiàn)氣孔出現(xiàn)的因素屬于偶然因素，因此工作人員必須要從基礎(chǔ)工作著手，注重焊接工作細節(jié)，在焊接前做好對表面清潔、焊縫清理以及焊接處風速的控制等因素，降低氣孔缺陷出現(xiàn)的頻率；第二階段是同年11～12月，氣孔開始和未熔合缺陷同時出現(xiàn)，并且多為密集氣孔，因此可以判斷出，環(huán)境溫度是造成第二階段氣孔缺陷的主要原因，因此在焊接過程中，尤其是在冬季，工作人員應(yīng)當在焊接前對橫梁管進行預(yù)熱，從而降低氣孔缺陷。

3 總結(jié)

產(chǎn)生未熔合缺陷的主要原因是焊接工藝參數(shù)不合理，焊縫局部熱量輸送不到位。采用減少打底層填充量，增加焊接層道數(shù)的方法進行解決。產(chǎn)生氣孔缺陷的主要原因是焊前清潔等細節(jié)工作不徹底和環(huán)境溫度過低，采用焊前徹底清理坡口，焊中清理層道間污物以及溫度過低時進行預(yù)熱的方法進行解決。

[1]胡文浩，李余江，安博，等.高速動車組轉(zhuǎn)向架管對接結(jié)構(gòu)焊接缺陷控制[J].焊接技術(shù)，2016（10）：82～86.

[2]謝志勇.HXD3C型機車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架焊接工藝難點解析[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016（7）：148～149.