轨道焊接范文

时间:2023-02-28 10:57:16

轨道焊接

轨道焊接范文第1篇

关键词:重型轨道;U71Mn;焊接工艺;热处理

1.前言

金瓯化肥厂散装库内安装的耙料机共有两条轨道,其长度为365m,轨距为48m,直线度偏差为10mm,同跨两平行轨道标高相对差小于5mm,施工难点是两侧轨道的跨距、直线度、全长标高等安装要求高。采用标准长度为12m的重型钢轨,为保证耙料机安全运行,采用焊接方式连接,两侧共60个接头。本工程轨道接头全部采用手工电弧焊方法焊接,焊后将焊缝磨平,使整排轨道最终成为一个整体,可有效减少行进过程中的冲击和振动,提高耙料机的使用寿命和运行的安全性。

以QU100型号钢轨为例,材质为U71Mn钢,其基本尺寸见表1:

表1 QU100型钢轨尺寸

型号 截面尺寸(mm)

轨高 顶宽 顶下宽 底宽 腰厚

QU100 150 100 108 150 38

由于U71Mn钢为高碳中锰钢,含碳量很高,其可焊性很差,焊接难度较大。如果在焊接过程中未控制好各种焊接参数,未实施有效的热处理,则很容易在焊口处出现裂纹。根据钢轨生产厂家提供的焊接方案,结合现场文件编制焊接预规程,并进行一系列的焊接工艺试验,最终可成功避免焊接裂纹的产生及控制焊接挠曲变形,完成轨道的整体焊接工作。

2.U71Mn钢焊接性分析

依据钢轨生产厂商提供的质量证明书,重型钢轨型号为QU100、材质为U71Mn,其主要化学成分见表2:

表2 U71Mn钢的主要化学成分

材质 主要化学成分%

C Si Mn S P

U71Mn 0.71 0.28 1.22 0.008 0.012

该材质力学性能为:抗拉强度σb≥885Mpa,屈服强度σs≥450Mpa,伸长率A=11%。

从表2中C、Mn元素含量可知U71Mn钢为高碳中锰钢。Mn元素含量高,钢的强度和冲击韧性也高。中锰钢较耐磨,含碳量偏高,强度及硬度也高,韧性差,焊接冷却时容易得到马氏体组织。

根据碳当量(Ceq)法计算U71Mn钢的碳当量为:Ceq=C+Mn/6+Si/24+Cr/5+Mo/4+V/14+Ni/40=0.93%

一般碳当量Ceq为0.4%-0.5%时,钢即不具备良好的可焊性。U71Mn钢的碳当量高达0.93%,淬硬倾向大,在焊接过程易产生马氏体组织,很容易形成冷裂纹。焊材中S、P等杂质控制不当易在未填满的弧坑处产生热裂纹。每根轨道长度达12m,焊接过程中产生的挠曲变形引起的内应力会影响焊缝的受力状态,长期受力可能导致疲劳裂纹。

通过上述分析可知,U71Mn钢的可焊性能较差,在工艺试验和现场实践时必须采用合理的焊接工艺和热处理方案来改善钢的焊接性,获得质量符合要求的焊接接头,以保证轨道的使用性能。

3.首次焊接工艺试验

进行U71Mn钢焊接工艺试验时,采用两个12m长的钢轨进行,以保证焊接接头与现场有一致的拘束条件,同时也方便测量焊接过程中的变形情况。

依据钢轨生产厂商提供的焊接方案,结合现场使用的焊接工艺评定文件,编制出轨道焊接的预规程,按照预规程进行工艺试验,以验证该工艺在现场施工的可行性。该焊接工艺要点如下:

(1)焊条选型:AWS E11015-G,φ4.0

U71Mn属于低合金钢,可根据强度匹配原则选取焊接材料。此处的焊缝对钢轨主要起连接作用,可按低强匹配原则来选焊材,本工艺试验选取AWS A5.5 E11015-G φ4.0mm焊条。该焊条化学成分见表3:

表3 E11015-G主要化学成分

焊条 化学成分%

Mn Si P S Ni Cr Mo

E11015-G ≥1.0 ≥0.8 ≤0.03 ≤0.03 ≥0.5 ≥0.3 ≥0.2

该焊条力学性能为:抗拉强度σb≥760Mpa,屈服强度σs≥670Mpa,伸长率A≥15%,常温冲击值为60J。

(2)焊接前将轨道焊接区两侧至少20mm处打磨出金属光泽。对轨道端面进行液体渗透检测,以确保端面无裂纹。轨道组对型式为I型坡口,用于组对的两轨道端面间隙为15-18mm。底部使用钢垫板(材质Q235,厚度为10mm)作为永久垫板,焊完后保留在接头底部。

考虑焊接变形因素,采用反变形方法来抵消焊接过程中轨道的变形。焊接前用附加垫板把轨道接头处垫起一定的高度以保证在焊完后轨道平直。轨道组对示意图见图1。

图1 轨道组对示意图 图2 铜垫板模具

(3)焊接前对轨道组对接头进行预热,预热采用普通的气焊喷嘴围绕接头附近反复进行加热,应尽可能使钢轨全截面加热均匀,预热温度为300-350℃,预热范围为焊缝中心线两侧各200mm,使用红外线测温仪测量预热温度。电极接法为直流反接法,焊接方法为手工电弧焊。焊条使用前按说明书的要求烘干、保温,烘干温度为350℃-400℃,保温时间为1小时。(4)第一阶段的焊接,在轨道端面的一侧用直径φ4.0的焊条焊接首条焊缝,焊接电流为130A左右,然后在另一侧焊第二条焊缝,来回往复焊接,采用对称的焊接方式来焊接轨道底部。(5)第二阶段的焊接,在轨道接头两侧面先装上铜垫板模具,见图2,用自制夹具轧牢,并调整垫板与轨道的间隙到4-6mm。用直径φ4.0的焊条在第一阶段基础上施焊,焊接电流调整为140A左右。焊接时在中间引弧并不断在接头中运条,使一些焊渣从轨道和垫板之间的间隙流出,使焊缝表面光滑无缺口。(6)第三阶段焊接前,保持第二阶段焊接时轨道接头两侧面的铜垫板,在上层基础上进行堆焊,焊接电流为150A左右。完成整个接头处的焊接后,堆焊高度高于轨道面2mm左右。

每完成一道焊缝,必须把焊渣清除干净后才能继续施焊。焊接过程中要严格控制层间温度,与预热温度的范围相同。每一接头尽量一次性焊接完成,不能断断续续。如被迫中断较长时间,再次焊接前要用火焰重新对接头部分预热。(7)轨道焊接及修补完工后,立即用火焰把焊缝接头及附近区域(焊缝中心线两侧各150mm左右)加热至550-600℃进行焊后消除应力热处理,使用红外线测温仪测量接头温度。达到规定的温度后继续用火焰维持温度,时间为20分钟,然后用保温棉包裹进行保温,使温度缓慢冷却。(8)轨道接头冷却到室温后,对轨道接头的顶面及两侧面的焊缝进行打磨,一般要求焊缝不允许低于母材表面,轨道接头处高低差应小于1mm,且平滑过渡。

4.缺陷分析及技术措施

按照预规程进行轨道焊接工艺试验后,对轨道外观尺寸进行测量,组对钢轨顶面收缩5-6mm,可适当增大组对间隙;轴向偏差1-2mm,符合要求;接头有点向下弯曲,应重新调整附加垫板抽出时机。

对焊缝表面做液体渗透检测,在轨腰中部两侧焊缝熔合线处发现了竖向微裂纹,对裂纹处进行打磨,左侧打磨5mm深时消除,右侧打磨4mm深时消除,可判断为非贯穿性裂纹。

经分析,产生裂纹的原因如下:

(1)轨道焊缝的I型结构决定了其接头拘束应力较大,不均匀的加热和冷却使焊接过程中产生的热应力及焊接接头组织转变叠加在接头上,容易导致裂纹。(2)室温下U71Mn钢焊缝组织为高碳马氏体。高碳片状马氏体具有高强度、高硬度的特点,其组织中存在大量显微裂纹,因而在应力、扩散氢等作用下极易形成冷裂纹。(3)焊前预热温度偏低,焊后采用火焰加热方式进行消除应力热处理方式不当。母材和焊缝热膨胀系数不同,温度梯度较大容易导致熔合线处开裂。

针对以上产生裂纹的原因,经研究讨论后,制定以下措施:

(1)采取合理的组对方式,调整反变形的角度;采用正确的焊接顺序,不准刚性固定、强行组对,以改善接头的应力状况。(2)提高预热温度至350-400℃,提高焊后消除应力热处理温度至620-650℃。改变热处理方式,采用热处理设备提供恒定温度进行热处理,保温时间延长至30分钟,缓冷以利于焊缝中氢的扩散,改善接头应力状况。(3)严格控制焊条的烘焙、保温,减少氢含量。(4)滞后抽出底部附加垫板时机,待第二阶段完全焊完时再抽出底部铜垫板,以保证接头的变形符合要求。

5.二次焊接工艺试验

通过对首次焊接工艺试验的分析和总结,重新制定轨道焊接工艺预规程,并进行第二次焊接工艺试验。此次试验与首次试验相比有以下不同:

(1)焊前预热温度提高至350-400℃,在焊接接头附近的轨道上缠绕保温棉用以保持预热温度。加热过程中使用红外线测温仪控制升温速度≤200℃/h,减小温度梯度。(2)按照首次焊接工艺试验的步骤对轨道接头施焊,提高层间温度至350-400℃。每焊完一层都要用红外线测温仪温度接头及附近区域的温度,如低于要求值,则在焊接下一层前用火焰加热接头区域,以保证层间温度符合要求。(3)改变轨腰两侧铜垫板的形状,制作多对铜垫板。第二阶段焊接时,使用小弧度的铜垫板,以保证焊条在轨道间隙内回摆。焊接到中间位置时,更换大弧度的铜垫板,以适应新高度的焊接。逐层清渣,仔细检查无缺陷后方可进行下一层的焊接,确保焊缝表面光滑无缺口。(4)完成第二阶段的焊接后取掉底部的附加垫板,继续焊接第三阶段直至完成。由于焊接变形,刚好在全部焊完后轨道变得平直。(5)轨道焊接及修补完工后,立即用热处理设备对焊缝及附近区域实施消除应力热处理,测量并记录热处理的温度,然后用保温棉包裹加热区域。温度达到620-650℃时保温30分钟,升温和降温速率控制在≤200℃/h。

轨道接头冷却到室温后,对轨道接头的顶面及两侧面的焊缝进行打磨。第二次轨道焊接工艺试验完成后,测量轨道外观尺寸,均符合要求值。对试验接头进行液体渗透检测,未发现裂纹。48小时后对该接头进行超声波检测,未发现内部存在裂纹,至此可以确定轨道U71Mn钢的焊接工艺试验取得了成功,得到了合格的焊接接头。

6.轨道焊接工艺应用

在完成轨道U71Mn钢的焊接工艺试验后,把该工艺应用到了金瓯化肥厂包装储运系统中耙料机轨道的安装施工中,顺利地完成了两侧共60个轨道接头的焊接工作。经液体渗透检测,未发现裂纹及其他表面缺陷,合格率达100%。

7.结束语

轨道焊接范文第2篇

【关键词】轨道车辆;普通钢车;焊接接头设计;焊接接头应用

我国轨道车辆车体材料主要有普通钢、不锈钢、铝合金三种,目前还有镁合金等材料,普通钢车包括碳钢车和耐候钢车,本文主要介绍普通钢车焊接接头选材与设计。

1 .焊接接头材料化学成份分析

1.1碳钢分类

碳钢又称碳素钢,是铁和碳的合金,碳钢中除以碳作为合金元素外,还有少量的锰和硅有益元素,以及硫、磷等杂质。碳钢焊接性,取决于含碳量,含碳量高,焊接性就差。

按含碳量的多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。按品质分,主要是根据有害杂质S、P的含量分,普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。按脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。

1.2低合金结构钢化学成份分析

低合金钢是在碳钢的基础上加入少量合金元素,低合金钢含碳量低,所含合金元素不多,强度高,韧性好,并具有耐磨、耐腐蚀等良好性能,它可焊性好,是一种用途广、产量大的工程用钢,钢材的腐蚀是由表及里的,越是薄板,越要加强防腐,GB/T 1591-1994中低合金钢钢号用屈服极限表示。常用的低合金结构钢有16Mn、16MnR,用于转向架,车体一般采用耐侯钢。

1.3碳素结构钢化学成份分析

碳素结构钢 Q235,有A、B、C、D四个等级。屈服极限σs与 抗拉强度σb相同,不同的仅是冲击试验,从低温冲击性能看,D级优于C级,C级优于B级,B级优于A级,由于Q235C、Q235D价格昂贵,在1996年前经运用证明未发生低温冷脆者,因此在设计时不选用Q235C、Q235D。

沸腾钢硅含量不大于0.07%,半镇静钢硅含量不大于0.17%,镇静钢硅含量下限为0.12%.。

1.4 耐侯钢化学成份分析

耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的价廉物美的低合金钢系列,在融入现代冶金新机制、新技术和新工艺后得以可持续发展和创新,属世界超级钢技术前沿水平的系列钢种之一,耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素组成,具有优质钢的强韧、焊割、磨蚀、高温、疲劳等特性。

2. 碳钢车焊接接头设计

2.1焊接接头形式

采用焊接方法连接的接头称为焊接接头。一个焊接结构总是由若干个焊接接头所组成。焊接接头分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头、十字接头、端接接头、卷边接头、套管接接头、斜对接接头、锁底对接接头等十种,其中以对接、T形、搭接、角接等四种接头用得较多,在选择接头型式时,先要知道现场采用的焊接方法,在设计新的焊接接头型式,最好与工艺沟通,避免返工。接头型式、尺寸直接反映了一个企业的技术经济指标,在接头型式标准中,给出了坡口角度α、根部间隙b的范围值,以满足不同企业的使用,技术水平高的企业,可以采用较小的坡口角度,省工、省材,经济效益好。

角焊缝.角焊缝是焊接结构中应用最多的一种结构形式,角焊缝尺寸代号用a、z表示,两种尺寸标注,一种即可。

对接焊缝.根据焊件的厚度、焊接方法和坡口准备的不同,对接接头可分为:不开坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等形式,

2.2焊接工艺及钢板选用

由于低碳钢是焊接性最好的钢种,各种焊接方法都在低碳钢焊接中得到应用,如手工电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、气焊、电阻焊、钎焊等。钢板选用范围为:墙板、中顶板采用2mm厚的耐候钢板,侧墙、端墙的立柱、横梁、车顶的弯梁、纵梁、地板梁采用2.5mm ~3mm厚的耐候钢板,底架的边梁、端梁、主横梁采用5mm厚的耐候钢板,牵引梁、枕梁上盖板采用8mm厚的耐候钢板,牵引梁下盖板、枕梁下盖板10mm厚的耐候钢板,枕梁中心销垫板采用25mm厚Q235B钢板。

3.焊接接头应用

不开坡口2mm厚钢板的对接。如墙板用手工电弧焊时,采用双面焊焊接,外侧磨平而激光焊时,采用单面焊焊接,无需磨平。

不开坡口,2.5mm~3mm厚钢板的对接分以下三种情况:a)受力较小部位,如底架地板梁与底架边梁、牵引梁的连接,采用单面焊焊接。 b)受力较大的部位,如机组平台横梁折弯处连接,采用双面焊焊接。c) 表面质量和强度有要求,如侧顶板,长度方向对接,采用双面焊焊接。

受力较大的部位,板厚4mm~10mm厚钢板的对接。根据焊缝重要性和焊接条件,开采用双面焊或开坡口形式。如枕梁上盖板、枕梁下盖板与边梁连接,在枕梁端部开坡口,采用单面焊焊接

从受力情况,X型焊缝优于V型焊缝,V型焊缝优于半V型焊缝,如铁路客车边梁,采用X型焊缝,城铁客车牵引梁采用V型焊缝。

角焊缝施工时,焊条的倾角α≥45°。

4 .结束语

本文通过焊接接头实例的介绍, 使新设计师能够快速掌握焊接的基本技术,轨道车辆行业的焊接设计是工业生产的一大领域,我们必须借鉴国际国内成熟技术,提高焊接设计与工艺水平。

参考文献:

[1]李秋玲 练松良 城市轨道交通焊接接头不平顺研究与分析[J]石家庄铁道大学学报2009(03).

[2]王涛 兰海婷 轨道车辆焊接结构工艺性分析的思路与方法.[J]黑龙江科技信息2015(05).

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轨道焊接范文第3篇

关键词:轨道车辆;铝合金车体;焊接变形

一、概述

铝是自然界中广泛存在的金属,经过热处理,它的机械性能完全可以同碳钢相媲美,在轻量化和耐腐蚀等几个方面完全超越了碳钢。随着经济的发展,对轨道列车的行驶速度要求越来越高,如何有效地提高车辆运行速度成为了轨道交通研究人员的课题,车辆轻量化是车辆提速有效的途径。铝合金材料以其优越的性能成为车体制造材料的首选,但由于铝合金的热传导率高焊接变形大难以提高焊接质量而成为制造中的困难。本文根据公司生产实践,通过焊接不同过程中的准备及处理,简单分析介绍了控制焊接变形的方法及纠正预防措施。

二、焊前准备

(一)准备

在铝合金焊接前需要对待焊缝进行工艺分析,为保障焊接质量打下坚实的基础。如:避免在尖点、拐点等应力集中区进行焊接,防止冷裂纹缺陷的产生;对不同厚度工件进行焊接时,需通过打磨得方式使焊缝区域圆滑过渡,防止焊缝突变影响最终的焊接质量。

(二)清理

在铝合金焊接中必须要做好清理工作,母材待焊接区域的表面必须无附着物、污染物,如:污物、锈、起鳞、腐蚀物、油污和油漆,焊接清理前必须首先清除表面附着物以防止焊接缺陷的产生。

在铝合金焊接前,首先有机溶剂及机械清理对待焊区域表面及两侧去除油污,擦除表面残留铝合金清洗液后,再利用不锈钢钢丝刷对待焊区域及两侧进行打磨,将铝合金表面打磨出金属光泽,清除铝合金表面氧化膜。打磨后需在一定时间内完成焊接,防止氧化膜的再次出现,影响焊接质量。

(三)焊接垫板

在高温环境下,铝合金的强度较低,焊接过程中经常出现烧穿或塌陷。生产过程中常使用增加焊接工艺垫板的方式,杜绝这种现象的产生。在焊接工艺设计中,为减少焊接热输入量对焊缝的影响,可采用快速冷却的方式,保证焊接质量。

(四)焊接工装

在铝合金焊接的过程当中,焊接工装控制焊接变形、保证焊接质量的有效方式。在焊接工装的设计时,需综合考量夹紧位置、加持力均匀、焊枪可达性及焊接顺序等多方面因素,提高工件焊接质量,同时有效的提高焊接效率。

三、铝合金车体焊接变形的控制方法

(一)焊前控制

焊前控制主要包括预置反变形、制备合理的固定压紧工装等。反变形通过提前向变形相反方向预置变形实现,对于双层中空型材焊接,如果无反变形,焊后变形如图1。一般焊接双层中空型材,要预置反变形,以减少焊后变形过大而增加调修工作量。一般的预置方式是用直径25mm左右的圆形支撑支撑在焊缝中心,预置值从工件中心向两侧由大变小,工件两侧预置值为0,且两侧需压紧固定。中间最大预置值需通过前几个工件来进行探索, 一旦该值被确定,就需要固定下来,以方便批量生产,图2是某车顶正位焊接反变形工装示意图。

图1双层板对接(无预置反变形)

图2车顶正位反变形支撑方式

(二)焊中控制

在控制焊接结构变形中,焊接顺序的制定以及焊接参数的选择都是重要影响因素。在确定焊接顺序时受到诸多因素影响,要进行充分的工艺分析,主要包括:1、所有的焊缝均要在焊接顺序表中标识。2、确保焊接的可达性,确定合理的焊枪角度。3、焊缝收缩方向尽可能做到无约束,确保焊接方向要从中间向两端、从里到外。4、通常在对接和角接同时存在时,要先进行对接焊缝的焊接。5、在Y形和V形坡口焊缝同时存在时,要先进行Y形坡口的焊接。6、在进行长焊缝的焊接时,通常采用对称焊接的方式,从而能够有效的抵消焊缝造成的变形。在确定焊接参数时,需要考虑到各种因素,包括焊接接头形式、焊接位置、保护气体、母材等,根据焊工的实际操作水平,焊接速度,在达到焊接熔深的基础上,尽可能的将热输入降低。

(三)焊后控制

通过焊前、焊中控制若是还不能够有效的保障焊接的质量,就需要通过热调或冷调方式进行工件的变形矫正。热调主要是利用局部加热再冷却产生的收缩变形对原来变形进行矫正的工艺方法,也称为火焰矫正。冷调主要是通过压力机或者锤击在相反方向敲击变形部位,热调方式主要适用于中空型材焊接的长大部件,在铝合金矫正时,温度应当控制在150℃-200℃的范围内,并且需要控制时间,尽可能在较短的时间内完成。

四、结语

铝合金作为轨道车辆的重要材料,其焊接质量直接关系到车辆整体的质量,变形问题是焊接的质量通病,因此需要通过焊前、焊中、焊后对焊接变形进行控制,有效的保障铝合金车辆的质量,促进轨道交通更好的发展。

参考文献:

[1]刘日科.轨道车辆铝合金车体焊接变形控制研究[J].科技创业家,2014.

[2]胡冬生,尹志春,杨明睿等.铝合金车体焊接变形及其控制方法初探[J].广东科技,2014(20):161-163.

轨道焊接范文第4篇

【关键词】焊接技术;轨道客车制造行业

近年来我国焊接技术实现了飞速的发展,特别是在应用领域这一方面,现如今焊接技术在轨道客车制造行业中,逐渐得到了应用,主要体现在材料的焊接上,同时焊接技术的应用,也为材料质量提供了保障。然而在实际应用的过程中,经常会出现焊接技术应用与推广方面的不足,导致其无法发挥真正优势,长此以往也对焊接技术的发展造成影响,所以深入分析轨道客车制造中焊接技术的应用与推广十分必要。

1不锈钢与碳钢车体制造

一般轨道客车制造的前期,车体钢结构材料主要为碳钢,也就是铁路客车专用的耐候钢。在焊接技术方面,采用的则是焊条电弧焊与常规CO2气保护焊两种焊接技术,在此基础上也研制出了一些相关的焊接工艺,如激光焊工艺、螺柱焊工艺等,这些焊接技术多在小范围生产中发挥作用。受生产技术发展的影响,进行铁路车辆制造的同时,焊接技术也实现了飞速发展,常规焊条电弧焊技术与CO2气体保护焊技术已经无法满足轨道客车的要求,所以一些全新的焊接技术逐渐将其替代,然而对新技术进行应用时,其范围与比例却体现了一定的差异。在不锈钢车体钢结构角度进行分析,客车制造时主要运用的压焊技术为点焊工艺技术和缝焊工艺技术两种[1];而熔焊技术方面则包括了熔化极非惰性气体保护焊、螺柱焊和激光焊工艺等多种技术;一般对于车体钢结构的焊接而言,钎焊技术比较少使用,只是在少量位置与结构中进行氧乙炔焰的焊接。由此可见,对于不锈钢钢结构制造中运用的焊接技术可将其总结为以下内容:将点焊技术作为主要焊接技术,同时针对部分结构的焊接可以运用缝焊工艺技术;另外,在熔焊技术方面,则主要有MAG焊工艺和TIG焊工艺两种,在此基础上又研发了螺柱焊与激光焊等多种焊接工艺。在不锈钢结构制造角度进行分析,以上所提到的MAG焊、TIG焊等焊接技术均在制造中得到了广泛的运用,由于不锈钢材料所具备结构特点的原因,点焊技术对于轨道客车制造也占据了无可取代的地位,按照不锈钢车体结构与材料特征要求,点焊装置主要体现了焊钳刚性、焊接电流与加压力大,质量与稳定性佳的特点。另外,点焊技术在实际应用时,必须要结合焊接内容使用正确的焊接形式,一般电焊技术根据焊钳可以被分为单面双点技术与双面单点技术,根据形式可以分为轻便式点焊机、移动式点焊机以及定置式点焊机等。与此同时,MAG焊技术的应用,主要是基于普通直流与脉冲直流形式而言,在这两种焊接领域中获得了广泛的推广。MAG焊技术的焊接电源主要以数字逆变电源为主,这种电源在熔滴稳定性、焊接外型以及效率等方面都体现了极大的优势。

2铝合金车体制造

铝合金车体焊接技术主要有以下几种:1)简易自动焊。在轨道车辆车体结构制造中,铝合金材料的应用最早出现于20世纪,因为当时的焊接技术受限,所以也缺乏先进的焊接自动化设备方面作为支持。因此,当时更多的是研制一些较为简单的自动焊设备进行零部件的焊接,例如仿形自动焊、有轨道自动焊等。尽管当时所研制的那些自动焊技术已经逐渐被替代,但是这些焊接技术所留下的意义与理念依然支持着现代焊接技术的发展。2)专机自动焊。对铝合金车体大部件进行焊接的过程中,一般在结构角度进行分类,可以将专机分成龙门专机、悬臂专机以及吊挂专机等;在焊缝跟踪形式角度进行分类,被分为机械跟踪与激光跟踪;在送丝角度进行分类,主要有单丝与双丝焊接两种形式[2]。专机所呈现的最大优势其实是体现在调节、操作与维护方面,但是专机也存在一些不足:其一,专机枪头锁紧机构的使用过于频密,导致设备的牢固性降低。此外则是进行焊接时,并没有在中性方面体现出较好的性能,必须要进行人为干预;其二,专机持枪机缺乏稳定性,行走过程震动会导致焊缝表面纹理杂乱。3)机械手自动焊接。运用该焊接技术进行铝合金车体焊接时,对于大部件的焊接一般都是运用龙门式与悬臂式焊接技术,对于焊缝跟踪则是使用激光跟踪,一般机械手焊接大部件都是使用双丝,单丝焊接多用于早期设备系统中。该焊接技术的最大特点体现在持枪结构上,持枪结构十分牢固且焊接过程具有较强的稳定性,为焊接状态的一致性与焊接质量提供了保障。但是机械手自动焊接更换焊丝速度较慢,且操作复杂度,难以维护,以此也为其实际应用带来了挑战。

3转向架构架焊接

一般轨道客车的转向架构架多以低合金钢为主要材料,受近年来高速列车技术发展的影响,这一材料也逐渐被改良,在此之后也被广泛应用于高速车与A型地铁。转向架构架中主要包括了牵引梁、横梁、侧梁以及制动吊座等小件组焊,结构焊接的形状受结构复杂性与材质焊接性质影响。通常转向架构架有一定数量的焊缝,且板材厚度也比较大,除了一些小件以外,更多的是厚度超过8mm的厚板,对于这一部分材料的焊接,都是使用多层多道焊接工艺[3]。现阶段,侧梁外部长大焊缝的焊接多运用机械手单丝(双丝MAG)焊,对于一些小件弧形与环形焊缝,均是运用小型机械手自动焊工艺,剩余一些无法使用机械手焊接的焊缝则是使用手工MAG焊,只有极少数高质量、高等级且无法用机械手完成的焊缝,才会运用手工TIG焊接。除此之外,也有少数填充量比较大的焊缝是用药芯焊条实现焊接。

4结束语

综上所述,焊接技术是确保轨道客车运行质量的重要前提,只有掌握了焊接技术的精髓,才能在实际焊接过程中保证其焊接质量,进而推动我国轨道客车制造行业的全面发展。

作者:刘佳宇 高 斌 高洪山 宁 朋 单位:中车青岛四方机车车辆股份有限公司

【参考文献】

[1]张欣盟,何广忠,韩凤武.轨道客车铝合金车体制造搅拌摩擦焊技术的应用研究[J].金属加工(冷加工),2016(S1):561-563.

[2]梅启兵.先进焊接技术在轨道车辆制造中的应用[J].黑龙江科学,2016(3):42-43.

轨道焊接范文第5篇

关键词:起重机轨道焊接焊接工艺焊后处理

中图分类号:TH21 文献标识码:A

一、引言

起重机轨道是否平稳决定着工程作业的质量与效率。所以,在轨道焊接工作中应严格按照有关焊接技术规范,保证焊接质量。如何有效解决接头弯曲变形、焊缝开裂等技术问题,是有关人员关注的焦点。

二、起重机轨道焊接工艺要点

1、焊接方法及顺序

起重机轨道的焊接方法主要有直流反接法和多层堆焊法;而施焊顺序是先焊轨底,后焊轨腰和轨头,最后修补周边。

2、焊接变形分析及控制

钢轨接头焊接过程中,钢轨接头产生向下弯曲变形,所以焊接前必须将钢轨端头垫起一定的高度,以保证焊接结束后,使钢轨接头能保持平直。钢轨端头垫起的高度(一般情况可为30mm左右),依钢轨的品种、长度、固定方法及环境温度等因素而定。

利用弯钩螺栓将钢轨固定于工作台面上,每一接头设置4个固定点。焊完钢轨底部后,松开弯钩螺栓,将钢轨端头钢垫板撤出一块,使其高度降低到20mm,再拧紧弯钩螺栓继续

施焊,当轨腰、轨底部分焊完后,拆除全部钢垫板,并松开弯钩螺栓,此时钢轨接头处应有微小的拱度。在施焊轨顶过程中,根据钢轨恢复平直的情况,决定是否需拧紧弯钩螺栓。在施焊全过程中,需随时用直尺检查钢轨接头的变形情况,调整接头的垫起高度,并采用松紧弯钩螺栓的方法来控制钢轨接头的焊接变形。注意施焊前固定钢轨接头时,轨底间隙以小于5mm为宜。在施焊前和施焊过程中,严格控制两根钢轨中心线的重合度,防止整条钢轨存在弯曲现象。

三、起重机轨道施焊工艺

1、焊材的选择

应根据起重机轨道的实际工作环境,选择合适的钢轨,然后根据钢轨的母材化学成分和机械性能,选择对应的焊条(以下以QU100钢轨固定焊接为例)。

2、钢轨焊接前准备

钢轨固定焊接轨道结构由基础、胶泥、压板总成、QU100钢轨、预埋螺栓、钢垫板、调校螺栓等组成(如图1)

图1轨道结构图

(1)检查预埋螺栓

如果是新建项目,预埋螺栓可直接利用。改造项目则利用完好的预埋螺栓,对于已松动的则要在基础上钻地脚螺栓孔,及时用胶泥将其固定在原来位置,并保证其间距符合要求。

(2)安装钢垫板

① 钢垫板加工

钢垫板为20mm厚Q235 钢板按图纸加工而成, 平整度≤1‰,钢垫板上预埋螺栓孔的位置由现场测量确定。与钢轨接触的钢垫板上表面除锈后刷防锈漆。

② 钢垫板安装

安装钢垫板前,应将轨道槽内的松动混凝土、浮浆凿去并清除浮灰、积水。按图纸要求安装钢垫板,底部如有锈蚀应予清除。相邻两块钢垫板端头间留10mm间隙,焊上两块连接钢板。为防止压板底座焊接时钢垫板变形,可先在有调校螺栓的钢垫板一端焊接连接钢板, 另一侧待钢轨调校完成后焊接。

③ 钢垫板调平

通过调节调校螺栓和预埋螺栓来调平钢垫板,并符合设计高程。钢垫板的测量平整度直接关系到安装质量,为减少测量误差,尽量降低仪高。

(3)焊接压板底座

测出轨道中心线,并在钢垫板上弹出钢轨边缘线,根据施工图布置压板底座,相邻压板底座间隔500mm。施焊压板底座采用硅整流焊机,E507焊条,贴角施焊,焊缝高度5mm。焊接要连续,避免产生夹渣缺陷。

(4)安装钢轨、压板夹

清除钢垫板上焊渣,将钢轨小心放在钢垫板上,用压板夹将钢轨调校至在钢垫板上弹出的轨道边缘线上;在钢轨调校的同时上紧压板夹,在钢轨接头3m的范围内,压板夹不用上紧,以备焊接时将钢轨抬起。

3、施焊工艺

(1)焊材烘干。焊条使用前需先在一定温度下烘干(温度根据焊条材料而定),然后进行保温,保证随用随取。

(2)焊前预热。焊接前对轨道进行预热处理,预热温度通常为250℃左右,预热范围为接头两侧各30mm。预热方式采用普通的气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热,应尽可能使钢轨全截面加热均匀,要特别注意轨底的加热质量。

(3)固定焊。采用与正式焊接相同的方法进行固定焊。组对间隙为3~5mm,并使用特制固定夹具固定接头,以保证焊口平直和处于自由状态(不得强行组对)。

(4)施焊。固定焊完毕后,钢轨对口两侧30mm处应仍保持250℃预热温度,然后焊接第一层焊缝,焊时采用小电流、低焊速,焊接顺序为轨底-轨腰-轨头。整个焊接中均采用短弧焊接。收弧时采用反复收弧法填满坡口和弧坑,以防止产生裂纹现象。每层焊缝焊完后,都要用尖头小锤敲击焊缝,以便清除熔渣的同时,分散焊接应力。每层焊缝的层间温度均应保持预热温度。

(5)轨道接头焊接。焊接轨道接头的顺序是由下而上,先轨底后轨腰、轨头,逐层逐道进行堆焊,最后修补周围。2根轨道端头的范围各为40mm,同时进行预热,预热及层间温度控制在300℃~350℃。第一层焊接(打底):电流120A~130A,以防止永久性碳钢垫板烧穿而将紫铜垫板熔化,从而减少剔除紫铜垫板的难度,缩短轨道空冷时间,以利于保持层间温度,防止淬火;以后各层可以使用(130±15)A,每层焊完必须焊渣清除干净才能继续施焊;轨腰焊接:电流130A~140A,从腰下部向上施焊,注意清渣。轨头焊接:电流130A~140A,将紫铜托板安装好后开始焊接,注意每层清渣一次;最后,对焊缝周围未焊饱满处进行补焊处理。

(6)施焊中应注意的问题:① 应一次焊接完接头,如因特殊情况停留较长时间,应进行再加热,保持预热温度,确保焊接质量;② 在施焊每层焊缝时,应使用一根焊条焊完,应避免断弧,前后两层焊缝施焊方向相反。每个钢轨接头的焊接应连续进行,以使钢轨端头保持较高的温度。

(7)焊接接头回火处理。焊接完毕,应立既进行加热处理,将接头两侧40mm处加热至600℃~700℃,然后用泡沫石棉进行保温,缓冷至室温。加热方式与预热方式相同。当条件限制不能使用仪表测定时,可按照经验办法处理,将钢轨接头需要回火的部分喷烧到呈现红状(当火焰移开后红状会逐渐消失)时,可以认为满足了回火的温度要求。

四、轨道焊后处理技术

1、焊后热处理

焊接接头焊完后进行回火处理,焊缝中心起两边各40mm左右作为回火处理范围。用气焊喷嘴将接头喷烧到呈红色状时,即达到回火要求。用石棉绒被将其包裹,使其缓慢冷却,达到回火目的。

2、接头处理

(1)钢轨焊接接头的磨平处理,钢轨焊接接头经回火并冷却到常温,对轨头的顶面和两侧面的焊缝进行磨平处理,当焊缝凸起过大时,可先用扁铲将焊波铲除一部分,然后用角向磨光机将焊缝磨到与钢轨头平齐,最后用锉刀或细砂纸将表面磨光。

(2)焊完后的接头作压力试验,在一定的压力下,对接头进行压力试验,如果接头完好,说明焊接质量良好,可以进行焊接。

3、焊缝检查

(1)外观检查:焊接接头要求焊缝均匀,并保证焊透。焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤、咬边、弧坑和针状气孔、蜂窝等缺陷;焊接区无飞溅残留物。

(2)无损探伤检验:在外观检查合格的基础上,对焊缝进行超声波探伤,达到有关规范的焊缝标准。

五、结束语

随着经济的发展及科技的进步,各种大型、超大型工程正不断增多,起重机的运用也越来越多,因此,确保起重机轨道质量是保障工程效率与质量基础。在起重机轨道焊接作业中,应先根据起重机的实际工作环境选择合适的钢轨及焊条,施焊前要按规定先进行一系列的焊前预热及焊接坡口设计,施焊过程中注意焊接温度及除渣处理,并在焊后对接头和焊缝进行回火、磨平处理。同时检验焊接效果,确保起重机轨道的平稳牢固,这样才能保证起重器安全稳定的生产作业。

参考文献:

[1] 王枫梅.门式起重机轨道焊接[J].西部探矿工程,2001,13.

[2] 崔变兰.起重机轨道接头的焊接[J].起重运输机械,1996(10).

[3] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册第3卷[M].北京:机械工业出版社,2001.

轨道焊接范文第6篇

【关键词】 卸船机轨道 焊接裂纹 原因分析 预防措施

随着港口货物装卸量的迅速增加,对卸船机作业提出了新的要求,装卸设备生地系统中的轨道中采用QU120的钢轨焊接而成,从而形成无接头的轨道,提高了卸船机行车的可靠和使用寿命,保证卸船机作业的顺利进行,由于轨道焊接接头出现过断裂现象,影响了桥吊的正常装卸作业,因此分析产生裂纹的原因和预防措施非常之必要。

1 钢轨及焊接材料的分析

钢轨采用平炉冶炼镇静钢构造,型号为QU120,抗拉强度σb≥900MPa,牌号为U71Mn,它的化学成份见表1:

钢轨焊接材料采用低氢钠型低合金高强度钢,焊条J607,其抗拉强度σb≥590 MPa,伸长率σs≥15%,冲击值≥27J。

轨道焊接在码头面中的宽400mm,深170mm的轨道槽内进行,单根钢轨长度12m,焊接连成1000m左右的无接头轨道。轨道焊接接头间隙为15~20mm,钢轨接口两边250mm的范围预热350~450℃,轨道焊接接头是连续不间断地从下到上多层焊接而成,而后用石棉布覆盖保温12h。

2 断口发现时间

轨道焊接在6月份进行,断裂出现在次年1月份。

3 断口宏观分析

肉眼和低倍放大镜对断口进行观察分析,轨道下缘断口有缺陷存在,此处成为断裂源,缺陷处产生塑性变形能力差,在低温和卸船机轮压机的共同作用下产生了脆性断裂。

4 断裂原因分析

(1)不良的焊接工艺:在轨道焊接中,焊接时焊接操作不成熟,预热温度不够,在缺陷出现而未能及时消除状态下,最重要的影响因素是温度应力状态加载速度,温度下降及加载速度增大时,接头的底层出现未焊透缺陷中产生脆性断裂的倾向最严重。

(2)焊接缺陷成为裂纹源:轨道焊接接头中,40%脆性断裂是焊接缺陷处开始的,在所有的焊接缺陷中,焊接裂纹是最危险的,在外载作用下,裂纹前沿附近产生少量塑性变形,同时尖端有一定量的开张位移,使裂纹缓慢发展,外载到某一临界值时裂纹以高速扩展,此时裂纹如位于高值拉应力区引起整个轨道接头的断裂,除裂纹外咬边,未焊透,焊缝表面成形不良,也会发生轨道的脆断。

(3)焊接应力的存在:当构件上承受局部载荷成经受不均匀加热时,都会在局部地区产生塑性应变,当局部外载撤去以后或热源离去,构件温度恢复到原始的均匀状态时,构件内部发生了压能恢复的塑性变形。应力使材料的塑性韧性降低,容易导致脆性断裂。

5 预防焊接结构脆性断裂措施

(1)对轨道的焊接接头进行试验,形成合理的焊接工艺,减少焊接缺陷,焊缝的抗拉强度≥600MPa,宏观分析无缺陷。

(2)合理装配顺序,轨道对接接头间隙要正确,截面的重心位置要对称。

(3)控制焊接热输入量,过小的焊接热输入量造成淬硬组织并易产生裂纹,过大的焊接输入易造成晶粒粗大和脆化,降低接头的韧性,控制焊接热输入,改善组织结构非常必要。焊接工艺参数,手工焊条电弧焊,直流反接,第一道焊条直径φ4,焊接电流160~180(A),焊接电压26~28(V);第二道~n道φ5,焊接电流180~240(A),焊接电压26~28(V);最末道φ4,焊接电流160~180(A),焊接电压26~28(V)。

(4)预热温度控制接头两侧250mm范围内预热均匀,特别是要在钢轨下缘预热达到350℃以上,是起焊接温度不致过低,焊接结束后,预热350~450℃以上,并用多层石棉布覆盖,保温12小时。

(5)正确选择焊条直径及摆动方法,由于接口间隙较小,焊条沿缝隙纵向45°作锯齿形摆动,第一层用φ4直径电焊条,并且两侧稍停留,保证有2~4mm熔深,盖面时用φ4直径电焊条,使焊缝余高1~2mm,并且与母材均匀过渡,焊接时结合焊条送进保证焊条的电弧长度在2~3mm之间,两边铜模离轨道控制在2~3mm之间,便起排渣作用。其余各层用φ5焊条,在每道焊缝的起始终止时的焊接中注意运条方法,防止焊缝不平或渣排不出。

(6)焊接接头检查,外观经肉眼检查焊缝接头表面无裂纹、未熔合气孔、夹渣,焊瘤等焊缝缺陷,而后进行无损检查,首先用PT检测,检测标准按JB/TB6062-92Ⅲ级表面缺陷的检验率,对焊接接头表面及近表面的缺陷进行有效的检验,再用UT检测,检测标准按GB/T11345-1989Ⅲ级,确保焊缝内部缺陷的检验率。消除焊缝缺陷,提高对焊缝缺陷的判断能力。

6 结语

轨道焊接范文第7篇

关键词:轨道交通;焊接工艺;价值

中图分类号:TB

文献标识码:A

doi:10.19311/ki.16723198.2017.15.096

随着我国经济的不断发展,轨道交通逐渐成为了人们工作与生活中的重要交通方式,轨道交通对于各个领域的发展都起到了很重要的作用,同时也在各个领域中进行了广泛的应用。焊接工艺时轨道交通中轨道车辆生产制造的核心技术,也是衡量轨道车辆制造能力的重要标志。焊接技术水平会直接影响的车辆的品质、制造的成本以及生存的周期,对于轨道交通行业的发展有很重要的价值影响。随着我国高速铁路的迅速发展以及城铁车辆市场的不断扩大,传统的焊接制造工艺已逐渐无法满足现代轨道交通行业发展需求,现代轨道交通行业对于焊接工艺有了更高的要求。MAG电弧焊时轨道交通车辆车体骨架的主要焊接方式,目前在我国的轨道交通焊接应用中仍然存在一定的不足,本次研究首先分析了我国传统轨道焊接工艺中存在的不足,同时对MAG电弧焊工艺提升的价值进行分析,最后对国外先进的激光-MIG符合焊接工艺进行探讨,希望对于我国轨道交通焊接工艺的提升有所帮助。

1轨道交通焊接工艺现状

1.1铝合金车体焊接工艺现状

在轨道交通车辆的制造生产中,铝合金材料是轨道交通车辆中车体部位的主要材料,也是轨道交通车辆车体的传统材料。铝合金材料具有质量轻、耐腐蚀等优点,同时还具有材料可再生利用的环保特点。铝合金材料的车体包括底架、侧墙、车顶、车头以及端墙,在焊接的过程中,主要采用半自动MIG焊,部分配合TIG焊,焊丝常采用ER4043与5087,焊接过程中的保护气体则主要采用纯氩气或氩气混合氦气。铝合金车体在焊接过程中容易受到焊接环境的温度与空气相对湿度的影响,其影响因素是铝合金的热导率非常高,如果在焊接过程中温度过低,会让焊接的融透性变差,而如果焊接时的温度过高,则会导致HAZ过热,进而使得强度下降。同时铝合金表面的氧化膜具有较强的吸水性,水分会在焊接过程中分解进而产生氢气孔,因此铝合金材质的轨道交通车体在焊接过程中对焊接环境的温度与空气相对湿度要求较高。另外铝合金材质在焊接过程中产生的烟尘对于焊接工作人员的健康也会产生较大的危害,焊接过程中会产生CO、氢氧化物等有害其它,同时也会产生铝粉尘、氟化物等有害颗粒。

1.2不锈钢车体焊接工艺现状

在进入20世纪90年代后,为了适应社会经济发展的需求,在轨道交通车辆生产中对车体的自身质量进行了改进,为降低车体自身的质量采用了不锈钢材质车体,且在21世纪初正式进入了批量生产,不锈钢材质的轨道交通车辆车体主要是由底架、车顶、侧墙以及端墙四个部位组成,主要应用SUS30IL与SUS304L两种不锈钢材质,在底架的关键部位则一般选用低合金高强钢以及耐候结构钢,不锈钢车体焊接的工艺主要采用电阻电焊、MIG电弧焊以及电铆焊等焊接工艺。不锈钢车体的侧墙、车顶以及底架等大部分部件都是采用电焊的方式进行,一节车体的焊点能够达到7000-8000个之多,且大部分的焊点都是通过手工校点来进行焊接,这样的一种焊接方式大大降低生产效率,增加了焊接工艺的生产成本。同时焊接工艺的通用性一般较差,进而导致在焊接前需要先进行大量的接头工艺试验,对接头的力学性能以及焊接过程中需要的相关参数进行测试。不锈钢材质车体不需要再进行表面涂装,因此提升了外观质量的生存要求,而传统的焊接工艺造成的焊点较多,焊点留下的压痕不仅会影响车体的整体外观水平,同时也会影响车体强度的检测。轨道交通车辆的车体如果采用传统工艺进行焊接,其密封性一般较低,虽然能够满足城轨车辆的要求,但并不适合在现代高速列车中进行生产。

2不锈钢车体MIG焊的发展

2.1MAG焊的特点

MAG焊相比与传统的焊接工艺,在焊接过程中会将少量的氧化性气体加入到氩气中,这部分氧化性气体可以是氧气或二氧化碳,也可以是其它的混合,这部分氧化性气体与氩气结合形成一种新型保护焊,一般保护焊气体的组成是由80%Ar与20%CO2进行混合,从比例中可以发现,氩气的比例非常大,因此这种焊接方式也可以称为富氩混合气体保护焊。MAG焊具有电弧稳定、飞溅少等氩弧焊特点,同时有具有一定的氧化性,相比于纯氩弧焊工艺,MAG焊不容易出现表面张力过大、液体金属粘稠以及斑点漂移等问题,MAG焊在焊接过程中会因为氧化反应的热量,会进一步加深焊接融深,提升焊丝的融化系数,进而也就可以不容易出现氩氟焊中常出现的焊缝与成型不良等问题。MAG焊因为电弧稳定、飞溅少,因此形成的焊缝较为美观,且通过氧化反应能够大大减少焊接过程中产生的裂纹以及未焊透等现象。因此MAG焊在焊接结构制造中得到了广泛的应用,特别是对于中厚板以及重要构件的焊接具有良好的焊接效果。

2.2我国不锈钢车体MAG电弧焊的应用

欧洲标准的不锈钢客车车体骨架的生产主要采用MAG电弧焊方式,制造难度极大,车体采用薄壁筒形整体承载全焊接不锈钢结构,骨架采用1.5-2mm不锈钢薄板,车体主结构材料采用高强度超低碳奥氏体不锈钢和奥氏体铁素体双相不锈钢,即要控制板的厚度,减轻重量达到环保节能的要求,又要防止焊后变形,保证安全稳定性。这是该领域公认的焊接难题。我国王天勇先生是研l试制该项目的高级专家之一。

该项目主要有以下难点:(1)薄板造成桡度难以控制;(2)无涂装车体的特性使得墙板原材料外漏,焊接缺陷一览无余;(3)车体断面尺寸精度影响到各部件安装的精度及稳定性。

在研发过程中,王天勇先生建立了拓扑基准的数学模型,提出车体焊接反变形概念,精确地计算出反变形值区间。通过预制挠度、优化骨架焊接强度和工艺参数等措施,使得车体相关尺寸得到有效控制,达到了设计及工艺要求。王天勇先生攻克的难题为中国轨道交通行业至少可以创造200亿元人民币的产值,减少的不良品损耗超过10亿元人民币。他的二次骨架平衡稳定系统因此获得了国家专利,填补了该领域的空白,目前已广泛应用于城市轨道交通项目中。

3轨道交通焊接工艺的发展趋势

随着社会经济的不断发展,对于轨道交通的各方面要求会越来越高,因此对于轨道交通中的焊接工艺要求也会相应提高。针对传统轨道焊接工艺中存在的问题,激光焊是一种新型的焊接工艺,是通过高功率的聚焦激光束作为热源,通过偏光镜反射激光产生光束,进而通过聚焦装置将光束聚集起来产生高能量的光束,最后通过工件溶化产生的物理变化而完成焊接。激光焊接工艺的焊缝是连续线,能够有效保证车体结构的密封性,能够应用于现代高速列车的车体焊接生产。

等离子弧焊同样是未来的一种新型焊接工艺,这种焊接工艺主要采用离子弧作为热源。等离子弧焊工作中,其它被电弧加热而出现分解,在高速通过水冷嘴是产生压缩,增加能量的密度与离解度,进而增加等离子弧。等离子弧焊的能够一次性获得良好的稳定焊缝,其微束等离子弧对于焊接厚度在1mm以下的不锈钢薄板,能够有效的降低薄板焊接变形。

4结语

现代道交通的焊接工艺需要具备高效、节能以及优质等特点,同时需要逐渐具备自动化、智能化控制特征。随着我国轨道交通行业的不断发展,各种新型车体材料以及焊接材料的出现,我国的轨道交通焊接工艺要想更上发展的步伐,需要不断改进焊接工艺方法,提升焊接质量与生产率,进而提升轨道交通焊接工艺的制造价值,促进我国轨道交通行业的发展。

参考文献

[1]梁晓梅.中部槽激光-MAG复合打底焊接与双丝MAG填充焊接工艺研究[D].机械科学研究总院,2015.

[2]余鹏,肖双平.焊接技术在汽车制造中的应用和研究[J].山东工业技术,2016,(13):20.

[3]丁雪萍,李桓,杨立军等.激光+双丝脉冲MAG复合焊的焊接稳定性[J].机械工程学报,2012,(22):5256.

轨道焊接范文第8篇

【关键词】吊车轨道;焊接;变形;控制

文章编号:ISSN1006―656X(2013)09 -0112-01

一、工程概况

本工程吊车梁材质为Q345-B,焊条采用E50XX系列,钢轨材料按GB3426-82规定采用,其他型钢采用Q235-B,普通螺栓采用Q235-B,高强螺栓采用10.9级扭剪型,焊条采用E43XX系列。

二、吊车梁的安装

(一)吊车梁的上、下翼缘板在跨中的1/3跨长的范围内尽量避免拼接。上、下翼缘板和腹板的拼接采用加引弧板(其厚度与主材相同)的对接焊缝,并保证焊透。三者的对接焊缝不能设置在同一截面上,相互错开200mm以上,与加劲板也错开200mm以上。

(二)吊车梁的贴角焊缝表面做成直线形或凹形,焊接中避免咬肉和弧坑等缺陷,焊缝加劲肋的贴角焊缝的始末端采用回焊等措施避免弧坑,回焊的长度不少于三倍贴角焊缝的高度。

(三)吊车梁支座加劲肋的下端刨平,在与梁焊接时,必须保证支座加劲板与腹板的垂直度和支座加劲板下端的水平度。

(四)永久螺栓的螺母下放置1~2个垫圈,在结构表面有斜度时,加放相应斜度的垫圈。

三、轨道接头的焊接

(一)钢轨焊接变形的控制:

在施焊过程中钢轨接头将会向下弯曲变形,为此在焊接前将钢轨端头垫起一定的高度以保证在焊接完毕后钢轨能够保持平直。

钢轨端头垫起的高度,依钢轨的品种、长度和固定情况以及施焊时的环境温度等因素而定,在实际施工中,采取下图所示做法:

预先用赤铜垫板和钢垫板将钢轨端头垫起40~60mm,利用已制作好的螺栓和压板等联接件,拧紧螺帽使钢轨固定在吊车梁上,每一钢轨接头附近应至少设置4处固定点。

当焊接完轨底部分以后,松开压板,将钢轨端头的垫起高度降低到20mm,再拧紧压板螺帽。当把轨腰部分焊完后,拆除全部垫板并松开压板,此时钢轨接头处应该有很小的上挠值。在施焊轨头过程中,根据钢轨恢复平直的情况,决定是否再拧紧压板螺帽。

在全部施焊过程中,需随时用直钢板尺检查钢轨接头的变形情况,随时调正接头的垫起高度和紧松压板来控制钢轨接头的焊接变形。在施焊前固定钢轨接头时,两根钢轨端头之间所留的间隙是上宽下窄,以轨底间隙为标准,不得小于12mm,也不宜过宽,一般控制在12~14mm范围内。

在调整固定钢轨端头时,除了保证端头间隙的尺寸以外,还必须使两根钢轨端头对齐,不得有歪扭和错开等现象。在施焊的过程中,要严格检查并确保两根钢轨中心线的位置在一条直线上,防止焊接完毕的通长轨道有弯曲不直现象发生。

(二)预热

钢轨端头在焊接前的预热和焊接完成后的回火处理是提高焊接质量的重要措施。对于在较低温度下(例如露天或冬季施工等情况)进行焊接的轨道,采用这项措施尤其必要。

预热采用普通的气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热。应尽可能使钢轨全截面加热均匀,要特别注意轨底的加热质量。两根钢轨端头的预热范围各为20~30mm,预热温度为250°C左右。

当条件限制不能使用仪表测定加热温度时,可按照经验办法处理。例如,当采用7号喷嘴时,喷间时间一般10分钟左右即可达到预热的温度。

(三)焊接工作

每焊接一个钢轨接头,需要电焊工和清渣工两人共同配合进行。施焊的好坏和除渣是否干净是影响钢轨接头焊接质量的决定因素,因此,在施焊前应该进行必要的模拟练习。

焊接钢轨接头的顺序由下向上,先轨底后轨腰、轨头,最后修补周围。

焊接轨底时用的赤铜垫板和焊接轨腰,轨头时用的赤铜夹板与赤铜托板的构造见下图:

赤铜夹板和赤铜托板的宽度为80mm,厚度为10mm左右,其弯曲的形状应与钢轨外形相吻合。为加强焊缝在板中央与轨缝相对应的部位,将赤铜夹板和赤铜托板开槽,其尺寸如剖面A-A所示。固定夹板或托板的形弹簧钳可采用扁钢或钢筋制作。

采用直径为4mm的碱性低氢型点焊条(符合GB/T5117、5118-1995规定的E7515、E7516或E8515、E8516)焊接钢轨接头,焊条须在直流电焊机上反极使用。

施焊轨底的第一层焊波时,使用电流稍大(180~200安培)以便容易焊透和排渣,以后几层焊波可以使用160~180安培电流,每焊完一层焊波必须把熔渣清除干净后才能继续施焊。轨底焊完后,将赤铜夹板紧密贴于轨腰两侧,夹板上的槽与钢轨间隙对正,使用150~170安培电流从轨腰的下部向上施焊。每焊完一根焊条便取下赤铜夹板,清除熔渣,赤铜夹板用水冷却并清除粘着的熔渣,再重新贴在钢轨两侧继续施焊,这样重复进行,直至将轨腰焊满为止。将赤铜托板安装好以后开始焊轨头,每焊完一层焊波便取下托板清渣一次,直至焊完为止,使用电流为150~170安培。最后对焊缝周围未焊饱满之处进行补焊。在施焊每层焊波时,尤其在施焊轨底的每层焊波时,应使用一根焊条焊完,中间避免因接用焊条而断弧,前后两层焊波的施焊方向应相反。

每个钢轨接头的焊接工作应续连进行,以使钢轨端头保持有较高的温度。如因故中途长时间停焊时,在再次焊接前须重新进行预热。钢轨接头不宜在低温环境进行焊接工作,如在冬季施工时,应采取措施使钢轨接头在施焊与热处理过程中避免急剧冷却现象。在焊接过程中,在回火处理后尚未冷却前,必须防止雨水淋湿,用合适的扁针与小榔头打掉熔渣,渣沫可用压缩空气吹掉。已烧热的赤铜夹板或赤铜托板是用长柄钳取下并在水桶内沾水冷却。

(四)回火处理

钢轨端头在焊接完成后的回火处理同样是提高焊接质量的重要措施。

回火采用普通的气焊喷嘴围绕轨头、轨腰和轨底反复进行加热。应尽可能使钢轨全截面加热均匀,要特别注意轨底的加热质量。、钢轨焊接接头的回火温度为600°C~700°C,从焊缝中心算起两边各为40mm左右作为回火处理的范围。

当条件限制不能使用仪表测定加热温度时,可按照经验办法处理。例如将钢轨接头需要回火的部分喷烧到呈现红状(当火焰移开后红状会渐渐消失)时,可以认为满足了回火的要求。回火温度达到要求后,立即采用石棉保温,使其缓冷到常温。

(五)钢轨焊接接头的磨平处理

钢轨焊接接头已回火并冷却到大气温度以后,对轨头的顶面和两侧面的焊缝应进行磨平处理。当焊缝凸起过大时,可先用扁铲将焊波铲除一部分,然后用电动手持砂轮将焊缝磨到与钢轨头平齐,最后用挫刀或细砂纸将表面磨光滑一些,消除大的刻痕。

五、结束语

轨道焊接范文第9篇

关键词 轨道交通;铝合金;焊接工艺

中图分类号TG4 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)114-0195-02

随着国内经济发展,轨道交通在社会经济生活中扮演着极重要的角色。地铁是轨道交通的重要组成部分。随着经济发展,重视轨道交通技术革新是非常重要的。轨道交通车辆用铝合金电焊技术是当前较为先进的生产工艺技术。该技术具有不易变形,而且环保并且操作方便。重视该技术的应用研究是非常必要的。

1 轨道交通车辆用铝合金焊接技术简介

轨道交通主要包括地铁、轻轨、有轨电车和磁悬浮列车等等。轨道交通是现代社会交通的重要组成部分。地铁又被称为“重轨”,属于电气化铁路系统。例如:上海地铁1号、2号线。地铁具有运输量大的特点,因此备受现代化城市青睐。轻轨也是一种电气化铁路系统,但机车重量和载客量都较小。有轨电车的运量最小。磁悬浮列车的最大的特点是速度快。轨道交通是现代社会必不可少的交通方式。国内各大城市也积极开展地铁交通的建设。北京、天津、香港、上海、广州、深圳等城市都已经建立了完善的地铁交通线,许多城市也正紧锣密鼓的建设地铁。轨道交通具有舒适、快捷、便利的特点,因此是现代社会重要的交通工具。铝合金电焊技术在轨道交通车辆建设方面有重要意义。现对相关技术做简单的介绍。

1.1 铝合金焊接技术的产生

铝合金具有重量轻、高强度、耐锈蚀、热稳定、易成形、易再生性等一系优点。因此铝合金是比较优良的建筑材料。国内轨道交通在不断发展的同时也在不断追求速度的提升。为了适应轨道交通发展的需要,铝合金是轨道交通车辆的最佳原材料。在轨道交通车辆的制造和修理过程中都需要面临铝合金的焊接工作。为了更好的做好轨道交通车辆用的铝合金焊接工作质量和效率,由此产生了相关的技术应用研究。铝合金焊接技术在国外已经发展有一段的历史了,焊接技术发展的也较为成熟。例如:交流电源的铝合金焊接技术、气体保护铝合金焊接技术、铝合金激光焊等等。国内相关技术发展才刚刚开始。

1.2 铝合金焊接技术的难点

铝合金的焊接不同于一般钢铁的焊接技术。铝合金焊接也有其特色。首先,铝合金表面的氧化膜是铝合金焊接技术需要攻克的难点。其次,铝合金的导热性和导电性较好,因此铝合金的焊接线的性能要比钢铁焊接线的性能高2~4倍。寻找合适的焊接线是铝合金焊接的技术难点。最后,焊接过程需要产生大量热量,在焊接过程中焊件容易产生裂纹。轨道交通车辆的铝合金焊接技术需要攻克这些难点,才能真正服务生产实践。

2 轨道交通车辆用铝合金焊接工艺的应用策略

铝合金可以大大减轻轨道交通车辆的重量,提高车辆运行的速度。铝合金已经是当前轨道交通车辆的主要原材料。重视铝合金焊接技术是轨道交通车辆生产的重要环节,重视相关工艺的技术研究和应用研究是非常必要的。

2.1 重视铝合金焊接工艺的创新

国内铝合金焊接工艺发展是近几年的时间,在应用实践方面还是存在一些不足。在实践中常会暴露出一些问题,作为轨道交通车辆生产企业应鼓励广大生产一线的职工重视技术创新实践探索。目前比较成熟的铝合金焊接技术种类比较多,组织铝合金焊接工走出企业甚至走出国门,参加必要的技术学习。国外的铝合金焊接技术相对比较发达,向国外优秀的铝合金点焊工学习对技术的提升是非常有效。另一方面,在企业内部或行业内部开展技术竞赛,通过竞技的方式促进点焊技术的不断提升。

2.2 重视铝合金激光焊接技术的应用

铝合金激光焊接技术是当前比较先进的焊接技术。该技术具有能量密度高、热量小的特点,因此焊接过程中不会造成焊件的变形和裂纹。而且该种技术冷却速度快,因此对一些细微的焊件有较好的焊接效果。总体来说,激光焊接的速度快,精度高,可靠性强。现代社会对轨道交通车辆的坚固性、稳定性、美观性都有要求。为适应现代社会的需要,只有铝合金激光焊接技术能实现。但激光焊接技术工艺并不成熟,还需要在克服一些技术难点。在国内积极开展相关技术公关,借助高校科研力量和企业的实践经验,开展技术公关。相信激光焊接技术的发展将对国内制造也发展有重要意义。

2.3 重视铝合金焊接设备的开发研究

焊接设备是铝合金焊接的关键。焊接设备的功率、焊束的能量密度、焊接速度等等因素都会影响到焊接的质量和效率。另外,焊接设备的先进性直接影响到工人的工作环境。综合考虑,开发性能高、效率高、安全系数高的自动化焊接设备是提高铝合金焊接工艺水平的关键。最后,国内的焊接技术工的人力资源相对还比较匮乏。重视铝合金焊接设备自动化水平的提升还可以缓解当前技术工人短缺的问题。

2.4 不断改善焊接工人的作业环境

任何工艺水平的提升都是建立在人的基础上的。为焊接工人营造一个安全舒适的工作环境是非常必要的。焊接过程大多是在高温环境下进行,焊接使用的化学材料大多对环境和工人身体有一定的影响。例如:使用单一气体保护焊接过程会紫外线和臭氧。在轨道交通车辆生产过程中要尽量避免这种污染性高的焊接工艺。重视工人作业环境的改善是非常必要的,也是铝合金技术应用的重要标准。

3 结论

轨道交通是国内社会重要的交通工具。随着国内轨道交通的发展,国内对轨道交通车辆需求不断增长。铝合金材料是轨道交通车辆制造的重要材料,同时铝合金焊接工艺也是轨道车辆生产和维修中常用的工艺。重视相关工艺的技术创新研究对整个轨道交通发展有重要意义。

参考文献

[1]朱宏.铝及铝合金激光焊接技术的研究现状[J].电子工艺技术,1997(7).

[2]唐朝明.铝合金的焊接技术[J].国外新技术,1995(1).

轨道焊接范文第10篇

[关键词]激光深熔焊 激光功率 光束焦斑 材料吸收值 焊接速度 保护气体 透镜焦距 焦点位置 激光束位置

中图分类号:TG457 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2016)11-0008-01

1 前言

激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现,激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。功率密度小于104~105W/cm2为热传导焊,该种焊接方式熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107W/cm2时,金属表面受热作用下凹成“孔穴”,形成深熔焊,具有能量密度高、焊接速度快、深宽比大的特点。基于以上两种激光焊接形式的技术特点,结合轨道车辆不锈钢薄板搭接接头保证强度及要求严格外观质量的两方面要求,轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接形式为激光深熔焊接。

2 主要工艺参数

基于轨道车辆不锈钢搭接接头的激光焊接技术特点,分析激光焊接主要工艺参数对焊缝质量的影响,并提出控制措施。

2.1 激光功率

在光斑直径一定的前提条件下,激光功率密度的大小取决于激光功率。激光焊接中存在一个激光能量密度阈值,低于此值,工件仅发生表面熔化,焊接以热传导型进行,熔深很浅,无法应用于不锈钢搭接接头焊接。当工件上的激光功率密度超过阈值,产生小孔并形成等离子体,熔深大幅度提高,可以实现稳定的深熔焊接;当激光功率密度处于小孔形成的临界条件附近时,深熔焊和传导焊交替进行,成为不稳定焊接过程,导致熔深大幅波动,严重影响焊接质量。因此要实现轨道车辆不锈钢搭接接头连续稳定焊接,较高激光功率条件下的激光深熔焊接是应用于轨道车辆不锈钢搭接接头焊接的主要形式。在光束焦斑直径一定的情况下,较高的激光功率可保证激光功率密度超过激光功率密度阈值,保证稳定一致的熔深。

2.2 光束焦斑

光束焦斑大小是激光焊接的最重要变量之一,直接决定功率密度的高低。对于激光深熔焊,同等激光功率条件下,较小的光束焦斑直径可以获得较高的功率密度,进而保证以较小热输入量来获得既满足强度指标,又满足外观要求的部分熔透搭接接头。

2.3 材料吸收值

材料对激光的吸收取决于材料的一些重要性能,如吸收率、反射率、热导率、熔化温度、蒸发温度等,其中最重要的是吸收率。影响材料对激光光束的吸收率的因素包括两个方面:首先是材料的电阻系数;其次,材料的表面光洁度对光束吸收率有较重要影响,从而对焊接效果产生明显作用。

2.4 焊接速度

焊接速度对熔深影响较大,提高速度会使热量不足造成熔深变浅,但速度过低又会导致材料过度熔化造成搭接接头外部痕迹明显,严重时甚至造成工件焊穿。所以,对于一定厚度的不锈钢搭接接头,在激光功率一定的条件下,焊接速度有一定的适用范围,保证下层板焊接熔深控制在(0.15-0.4)T(T为下层板板厚)。

2.5 保护气体

不锈钢搭接接头激光焊接过程常使用惰性气体来保护熔池,保护聚焦透镜免受金属蒸气污染和液体熔滴的溅射,同时驱散高功率激光焊接产生的等离子屏蔽。通常使用氦、氩、氮三种保护气体。氦气价格较贵、电离能较高,因气体密度最小所以熔池保护效果一般,但因不易电离可有效抑制气体电离以让激光顺利通过,保证光束能量不受阻碍地直达工件表面,从而增加熔深,提高焊接速度,由于质轻而能逸出,不易造成气孔;氩气比较便宜,密度较大,熔池保护效果较好,但易受高温金属等离子体电离,屏蔽部分光束射向工件,造成激光能量部分损失,也制约了焊接速度的提高及熔深的增大,氩气保护条件下等离子云对熔深影响在低焊接速度区最为明显,当焊接速度提高时,它的影响就会减弱。氮气作为保护气体最便宜、密度适中、电离度介于氦气和氩气之间,适用于不锈钢搭接接头激光焊接,但有时会在搭接区易产生气孔。

2.4 透镜焦距

焊接时通常采用聚焦方式汇聚激光,一般选用254-380mm(10”-15”)焦距的透镜。光束焦斑大小与焦距成正比,焦距越短,焦斑越小。但焦距长短也影响焦深,即焦深随着焦距同步增加,所以短焦距虽可提高功率密度,但因焦深小,必须精确保持透镜与工件的距离,不利于通长焊缝焊接过程的工艺稳定性,同时过小的焦深易造成激光头距离工件间距过小导致工件无法有效压紧,也会导致焊接过程中产生的飞溅物影响反射镜表面污染,轨道车辆不锈钢激光焊搭接接头实际焊接使用的透镜建议焦距至少为254mm(10”)。

2.5 焦点位置

焦点位置也称为离焦量。焦点处功率密度最高,激光焊接时为了保持足够功率密度,焦点位置至关重要。焦点与工件表面相对位置的变化直接影响焊缝宽度与深度。在大多数激光焊接应用场合,通常将焦点的位置设置在工件表面之下约所需熔深的1/4处。

2.6 激光束位置

对不同的材料进行激光焊接时,激光束位置控制着焊缝的最终质量,特别是对接接头的情况比搭接结头的情况对此更为敏感。有些应用场合,被焊接工件的几何形状需要激光束偏转一个角度,当光束轴线与接头平面间偏转角度在100°以内时,工件对激光能量的吸收不会受到影响。

2.7 焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制

激光深熔焊接时,不管焊缝深浅,小孔现象始终存在。当焊接过程终止、关闭功率开关时,焊缝尾端将出现凹坑。另外,当激光焊层覆盖原先焊缝时,会出现对激光束过度吸收,导致焊件过热或产生气孔。 为了防止上述现象发生,可对功率起止点编制程序,使功率起始和终止时间变成可调,即起始功率在一段时间内从零升至设置功率值,并调节焊接时间,最后在焊接终止时使功率由设置功率逐渐降至零值。

3 激光深熔焊技术特点

针对轨道车辆不锈钢搭接接头,激光深熔焊具有显著的技术特点,主要表现在:

1)高的深宽比,保证外露表面几乎无焊接痕迹,保证无涂装不锈钢轨道车辆的商品化效果。

2)最小热输入保证最小的焊接变形,不锈钢车辆表面平面度指标由传统车辆的2mm/m提升至1mm/m。

3)高的功率密度保证焊缝组织的高致密性,焊缝强度、韧性和综合性能高,保证焊接接头强度和性能指标远远高于同类电阻点焊和电弧焊接头。

4)强固焊缝。因为炽热热源和对非金属组分的充分吸收,降低杂质含量、改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布。焊接过程无需电极或填充焊丝,熔化区受污染少,使得焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属。因为充满高温蒸气的小孔有利于焊接熔池搅拌和气体逸出,导致生成无气孔的熔透焊缝。焊后高的冷却速度又易使焊缝组织细微化。

5)激光光束可实现精确控制并可实现非接触的大气焊接过程。因为聚焦光点很小,焊缝可以高精确定位。激光输出无“惯性”,可在高速下急停和重新起始,用数控光束移动技术则可焊接三维复杂工件。

4 结论

结合轨道车辆不锈钢搭接接头的技术要求,分析激光深熔焊接各工艺要素对激光搭接接头的影响,提出激光功率、光束焦斑、材料吸收值、焊接速度、保护气体、透镜焦距、焦点位置、激光束位置以及焊接起始、终止点的激光功率渐升、渐降控制等相关要素的工艺控制措施和要求,对轨道车辆不锈钢搭接接头激光焊接工艺的制定有重要的工程应用价值和参考意义。

参考文献

[1] 王素环,肖雪峰,韩晓辉,等.不锈钢激光焊与电弧焊焊接性对比研究. [J].焊接技术,2014,43(2):18-20,2014.

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