不銹鋼雙室風缸缸體縱縫焊接工藝分析

唐 玉

中國中車沈陽機車車輛有限公司 遼寧 沈陽 110142

1 緒論

1.1 概述 近年來,70t級鐵路貨車成為鐵路貨運的主流產品,隨著載重量的增加以及貨運的不斷提速,對鐵路貨車車輛制動系統的制造質量要求越來越嚴格。風缸是制動系統中的重要部件,如果在列車運行過程中焊縫發生泄漏將會危及行車安全,所以對風缸的焊接質量要求非常嚴格,焊后需逐個進行900k Pa的水壓試驗和600k Pa的氣密性試驗,各保壓5 min不得發生泄露。

1.2 風缸結構 17L、11L不銹鋼雙室風缸用于C70型敞車,由風缸前蓋、端蓋、缸室內端蓋、風缸體、風缸吊、管接頭、法蘭盤組焊而成。除法蘭盤材質為ZG0Cr18 Ni9,其余各件材質均為TCS275經濟型不銹鋼。

2 焊接工藝

2.1 焊接材料 缸體材質為TCS275,板厚4 mm,其化學成分見表1,機械性能見表2。

表1 TCS275不銹鋼的化學成分(wt%)

表2 TCS275不銹鋼的機械性能

焊絲選用E309L超低碳不銹鋼藥芯焊絲,適用于低碳、超低碳不銹鋼的焊接。由于碳含量低,能抵抗因碳化物析出而產生的晶間腐蝕,在不含鈮、鈦等穩定化元素的條件下,仍能抵抗因碳化物析出而產生的晶間腐蝕。

2.2 焊前準備 焊接環境溫度不得低于5℃。焊前將焊縫兩側20 mm 范圍內的油、銹等雜質徹底清除干凈。風缸體在經過滾圓后,如果產生過大的錯邊量,將會減小實際焊接的厚度,產生焊穿的現象,從而造成廢品。因此,在組焊前利用組對工裝進行規圓,以保證錯邊量在1 mm 以內。

2.3 焊接方法 針對TCS不銹鋼的特性,采用風缸縱縫焊接專機來進行風缸縱縫的焊接,保證焊接速度,減少熱輸入,以單面焊雙面成形工藝滿足設計要求。

焊接工藝參數為：焊接電流220-240 A,電弧電壓24-26 V,焊接速度為400-450 mm/min,保護氣體比例采用Ar+3%CO2 混合氣體,保護氣體流量16-23L/min。

將缸體在缸體組對胎上進行組對,組對間隙為1.5～2.5 mm。在缸體縱縫兩端部各定位焊一處,定位焊長度為15±3 mm,寬度9±1 mm。打磨焊點,加強高控制在1.5 mm 之內,缸體內側處焊點要平緩過渡到母材。將缸體套入于缸體縱縫自動焊機焊接芯軸上,對中焊縫,氣動壓緊缸體。輸入焊縫長度值及焊接參數,使焊縫寬度在9±1 mm 之內,焊縫加強高在1～2 mm 之內。見圖1。

圖1 缸體縱縫焊接

2.4 焊接工藝參數對焊縫質量的影響 焊接參數主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度以及氣體流量等。

(1)焊接電流。焊接電流過大,飛濺明顯增大,熔池的尺寸增大、溫度較高,焊縫成形粗糙。電流過小,易出現未焊透現象。

(2)電弧電壓。電弧電壓影響到焊縫的成形、熔深、飛濺、氣孔及焊接過程的穩定性。隨著電弧電壓增大,電弧長度變長,熔滴尺寸增大,電弧的飄移加劇,電弧的穩定性變差,飛濺增多,有很多熔滴進不了熔池,熔池的形狀難以控制,焊縫成形不好。

(3)焊接速度為。在一定的焊絲直徑、焊接電流和電弧電壓條件下,焊速增加,焊縫的熔寬與熔深減小。焊速過快,容易產生咬邊及為熔合等缺陷,且氣體保護效果變差,可能出現氣孔;但焊速過慢,則焊接生產率降低,焊接變形增大,同時出現焊縫過高過寬或焊穿的現象。

(4)保護氣體流量。保護氣體流量過小,保護氣體不能起到隔絕空氣保護熔池不被大氣氧化的作用,從而影響焊接質量;焊接氣體流量過大,使氣體沖擊熔池表面,影響焊縫的成形,并且提高了焊接成本,所以,在不影響焊接質量的前提下,盡量減小保護氣體流量。

3 結論

采用以上焊接工藝參數,施焊完畢后,對焊縫進行檢查,焊縫外觀成形良好,并用電弧氣刨對焊接部位進行了破壞性檢測,未發現任何焊接缺陷。對風缸逐個進行風水壓試驗,未發生滲漏。