關于轉向架構架用鑄件缺陷焊接修復技術研究

冷傳彬 侯文濤 郭成

摘 要：為有效滿足列車對于各項技術與性能的具體要求，在轉向架構架當中有許多零件的形狀都是非常復雜的，造成在落實組焊工作時實際難度較大，加大制造的成本投入。通過筆者的了解，鑄件具有成本低與可形成復雜性零件的特點，在實際的轉向架制造中獲得了較為廣泛的應用。但是，鑄件的廢品率較高，經常發生氣孔、雜質以及縮松等情況，因此深入探究與分析鑄件缺陷相關修復技術，對于鑄件制造商與鑄件用戶而言都很重要。本文以筆者長期的調查為基礎展開論述，在鑄件缺陷出現原因以及焊接修復技術的剖析與探究中以原料為G20Mn5的鑄件為例，通過本文的闡述，希望能為相關行業今后的工作開展提供理論支撐。

關鍵詞：轉向架構架;鑄件;鑄件缺陷;焊接修復

引言：

轉向架在列車運行中極其重要，它屬于列車行走部件，直接影響列車運行的可靠性與安全性，轉向架構架承擔著列車支撐重任，它的重要性無需多言。轉向架構架的組成元素偏多，主要有側梁、縱梁、電機吊座、齒輪箱吊座以及橫梁。鑄件因為它成本低與易成型特征廣泛運用至軌道交通、船舶制造以及航空航天等多個行業，然而從鑄件質量測評中可知，它的穩定性極差，每批或是單一鑄件可能會因為生產時的疏忽導致氣孔、縮松、裂紋以及夾雜等情況的發生。因此，在實際的鑄件生產與使用中，缺陷修復技術尤為重要。本文以某齒輪箱吊座為研究對象，詳細探究了鑄件中缺陷形成的真實原因與相關焊接修復技術。

1鑄件缺陷及原因分析

齒輪箱吊座對齒輪箱（如圖一）來說較為重要，它肩負著重要的固定作用，因為它的結構比較復雜，假如選擇鋼板組焊方案，就會出現較多且集中的焊縫，工藝實施難度極大，還會產生較大的焊后應力與焊接變形。筆者通過分析之后，選擇了優勢更明顯的鑄造式齒輪箱吊座。將齒輪箱吊座通過特定方式組焊至構架，在落實機械加工任務時發現某些齒輪箱吊座的鍵槽區域有長條形氣孔出現，它的寬度是4毫米、深5毫米、長約21毫米，與相關使用安全要求相違背。

筆者對鑄件生產工藝展開剖析與探究后認為，存在某些缺陷的鑄件在落實澆鑄工作時澆包嘴到澆口杯的實際距離過大，在澆鑄中鋼液會卷入部分氣體，導致無法排出金屬液，是導致氣孔缺陷出現的關鍵原因。在后期生產時要從鑄造的源頭抓起，逐步細化有關工藝操作，適當提升澆鑄溫度，合理把握澆包鎮靜的總時長，努力縮短澆包嘴到澆口杯的實際距離。此外要降低澆鑄的平均速度，讓金屬可以平穩充型，避免氣體的卷入，讓型腔與液體金屬當中存在的氣體可以順利排出，進而降低缺陷發生的概率。

對于已經完成組焊的齒輪箱吊座而言，如果更換組焊之后的鑄件，就可以會造成構架整體的報廢，如果想繼續使用該齒輪箱吊座，就要針對其科學合理地開展局部修復工作，這也是唯一有效的處理方法。

2焊接修復工藝方案

在返修具體方案的擬訂中，有關人員既要綜合考慮材料自身屬性與性能特點，還要結合鑄件的實際特征。本文探究的鑄件原料是G20Mn5，它屬于低碳低合金型鑄件，它的化學成分大約與國標當中的ZG20SiMn及ZG20Mn相同。這種鋼材具有實際焊接性能較好、裂紋傾向偏小以及綜合力學性能較為優異等多個特點，在國內的軌道交通行業中，此種材料大多運用在牽引電機當中的壓圈、轉向架支架、懸掛勒以及端蓋等鑄件當中。

筆者通過大量的文獻資料查閱與事物測量計算得知，G20Mn5的實際碳當量大約是0.43%，高于通常認為可以不預熱的實際碳當量值，具體數據為0.4%，而且鑄件的實際厚度較大，因此在焊修工作開始前要對鑄件進行預熱，進而有效提升補焊的實際質量。與此同時，通過觀察可知，鑄件的組織較為疏松，在焊接工作進行時可能會產生少量的氣體，因此在焊接方案擬訂及工藝選擇時，要考慮適度加大熱輸入量，有效延長冷卻的總時長，確保氣體可以得到充分排出。

綜合考慮以上諸多因素，在返修方案正式敲定之前，根據相關標準與準則對施工工藝進行評定與實驗，保證擬訂的返修方案科學有效，綜合考慮缺陷具體情況、材料綜合屬性以及鑄造特征等多種因素，科學擬訂返修方案，詳細的返修方案如下。

第一，要選擇打磨機來承擔鑄件缺陷的具體打磨任務，直到把鑄件缺陷完全清除掉，與此同時要對焊接坡口與坡口附近的漆、銹以及油污等多種雜質進行清除，保證待焊區域25毫米范圍內沒有以上幾種污染，還要盡量露出金屬的光澤。第二，在坡口尺寸的合理確定中要參考部件的橫截面厚度、焊工的實際操作條件以及坡口部位，還要把坡口修磨至合適的尺寸，缺陷完成清除之后坡口的修磨狀況要滿足有關要求。第三，在缺陷清理的同時還要配合落實磁粉檢測活動，直到缺陷全部清除為止。第四，要選擇多層多道焊（如圖二），在焊接工作落實中各層的實際焊縫不能大于4毫米。在選擇多層焊時，首層焊縫要選擇較小的電流來施焊，努力降低焊縫的實際熔合比，避免熱裂紋的出現。各層焊接完成后都要開展熔渣清除活動，當發現存在裂紋或是其余缺陷時要立馬進行清除，之后才能進入下一層的焊接中。第五，詳細的焊接工藝參數如下：針對焊材來說，焊絲為φ1.0 mm，預熱溫度要在150℃到250攝氏度之間，焊接位置要參照實際情況;對于焊接技術參數來說，焊接時的電流要在170到190安之間，電弧電壓要在20到23瓦之間。第六，每道焊縫完成相應的焊接任務后，要利用錘擊來釋放壓力。此外還要對焊縫根據實際情況進行修磨，焊縫的外觀檢查也不可少。第七，焊接完成24小時后，要利用磁粉與超聲波組織探傷活動，決不允許焊接的表面與內部存在任何的缺陷。第八，焊修完成之后，要針對構架整體實施去應力與退火處理。通過補焊工作后重新運用至鑄件的齒輪箱吊座未發現有任何缺陷，已經符合有關規范與標準了，可以投入正常的使用中。

3結論

綜合來說，當今鑄件缺陷問題制約與影響著每位鑄件生產商以及鑄件用戶，通過探究得到一種簡便和快捷的修補方案在該行業具有極重的現實意義與價值。通過上文的相關闡述與分析可明確得知，在鑄件修復當中焊接修復屬于可行性較高的解決與應對措施。焊修中要使用的工具較為簡單，可以在發現相關缺陷后立即實施焊修工作，進而有效降低鑄件單品以及有關部件的實際報廢率，促進相關行業生產效益與經濟效益的雙豐收。

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