高速铁路架运设备制造中单面焊双面成形质量控制技术
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作者:pmoae1523
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发布时间: 2016-07-22
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在高速铁路架运设备制造中的焊接领域，手工单面焊双面成形焊接技术的应用十分重要。优质的单面焊双面成形焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷，焊缝内部同样不允许有缺陷。但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求, 从而对金属结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响
在高速铁路架运设备制造中的焊接领域，手工单面焊双面成形焊接技术的应用十分重要。优质的单面焊双面成形焊接的焊缝表面应圆滑过渡至母材，表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤、咬边等缺陷，焊缝内部同样不允许有缺陷。但焊接过程中由于设备、材料、工艺及操作等原因，使得形成的焊缝达不到质量要求, 从而对金属结构的工作质量和使用寿命产生严重的影响。
1 单面焊双面成形质量问题
1.1 增加消耗，降低结构的质量和使用寿命
高速铁路架运设备制造焊接中，优质的焊接质量可以满足设计要求，保证金属结构的正常使用寿命。而一旦出现严重的焊接缺陷，就会增加板材、焊材、电力及人力的消耗等。否则，这些缺陷在使用过程中会引起严重的应力集中，降低结构的使用寿命。
1.2 焊接缺陷引起安全事故
单面焊双面成形主要应用于架运设备制造重要构件的焊接生产中，焊机一旦有严重缺陷，质量不合格，焊件的焊补非常困难，而且在生产过程中受各种交变载荷及压力的作用，使焊缝的缺陷产生应力集中，加之焊缝的有效使用面积减小，减弱了焊接接头的强度。轻则使产品的使用寿命受到影响，重则导致焊缝断裂，酿成事故。
2 单面焊双面成形焊接质量问题的原因分析
2.1 焊接电源自身因素引起的焊接质量问题
焊接电源是焊接工艺执行过程中最重要的因素，若焊接电源自身性能不好，必然会产生不良的焊件。当焊机的引弧性能差，电弧燃烧不稳定，就不能保证工艺参数稳定，焊接过程就无法正常进行，焊接质量就得不到保证。
2.2 工艺因素对单面焊双面成形焊接质量的影响
2.2.1 焊接电流
焊接电流大小选择恰当与否直接影响到焊接的最终质量。焊接电流过大，可以提高生产率，并使熔透深度增加，但易出现咬肉、焊瘤等缺陷，并增大气孔倾向。尤其在立焊操作时熔池难以控制，易出现焊瘤，弧长增加，就会产生咬边；焊接电流过小，熔透深度减小，易出现未焊透、熔合不良、夹渣等缺陷。
2.2.2 焊接速度
焊接速度是表征焊接生产效率的主要参数。点焊机合理选择焊接速度对保证焊接质量尤为重要，焊速过快，使熔池温度不够，易造成未焊透、未熔合、焊缝成形不良等缺陷。焊速过慢，使高温时间长，热影响区宽度增加，焊接接头的晶粒变粗，机械性能降低，焊件的变形增大，同时还会使每层的厚度增大，导致熔渣倒流，形成夹渣等缺陷。
2.2.3 电弧电压
焊接过程中合理的控制电弧长度是保证焊缝质量稳定的重要因素. 电弧过长对熔化金属保护差，空气中的氧、氮等有害气体容易侵入，使焊缝易产生气孔，焊接金属的机械性能降低。但弧长也不宜过短，若弧长过短, 就会引起粘条现象，且由于电弧对熔池的表面压力过大，不利于熔池的搅拌，使熔池中气体及熔渣上浮受阻，从而引起气孔、夹渣等缺陷的产生。
2.2.4 焊接层数选择不当
在架运设备的制造中，中频焊机单面焊双面成形焊接层数的选择对焊缝质量也有一定的影响，每层厚度过大，对焊缝金属的塑性有不利的影响，且焊接过程中熔渣易倒流，产生夹渣和未熔合等缺陷，但每层厚度也不宜过小，以免造成焊缝两侧熔合不良。
2.2.5 焊条类型及焊条直径的影响
焊缝金属的性能主要由焊条和焊件金属相互熔化来决定。因此，焊条类型选择恰当与否是影响焊缝质量的重要因素。焊条直径的大小除了对生产率有一定的影响外，对焊接质量也有一定的影响。焊条直径过大，在进行打底层焊接和立焊焊接时熔池难以控制，易产生焊瘤等缺陷。
2.3 操作因素
在架运设备焊接制造过程中，焊工的单面焊双面成形操作技术水平低, 就意味着打底层的运条方法、焊条角度、接头方法、中间层及盖面层的运条方法、接头、收尾等操作方法掌握不熟练，这是造成焊缝质量差的重要原因之一。
焊前对工件上的油、锈、水分清理不严格，焊条未经烘干处理或烘烤温度不够而投入使用，会促使焊缝产生大量的气孔，从而使焊接质量达不到要求。
3 防止单面焊双面成形产生焊接缺陷的措施
3.1 作好焊前准备
焊前应对焊机进行试焊，确认焊机的引弧性能和稳定性能好，工艺参数的调节方便、灵活，方可使用。工件应开Y形的坡口，钝边的尺寸一般选在1.0~2.0mm之间，坡口边缘20mm 以内用磨光机打磨，并将表面的铁锈、油污等清除干净，露出金属光泽。
高速铁路架运设备重要结构的焊接一律采用碱性焊条，打底层焊接应选择直径3.2mm的焊条，中间层和盖面层可选用4.0mm的焊条，并对焊条进行400℃烘干，保温2~4h。使用时需要将焊条放在保温筒内，随用随取。焊条在炉外停留时间不得超过4h，且反复烘干次数不能多于3次，药皮开裂和偏心度超标的焊条不得使用。
3.2 选择合适的工艺参数
焊接电流应根据板件厚度、焊接位置、钢桶焊机焊条直径和焊接经验进行选择, 保证所选择的电流不易造成焊缝咬边、烧穿、夹渣、未焊透等缺陷。 焊接过程中应选择短弧焊，以避免咬肉、未焊透、气孔等缺陷的产生。焊速应合适，不宜过慢，以每层厚度不大于4mm为宜， 以避免高温停留增长，影响焊缝的机械性能，但焊速也不宜过快，以免造成未熔合、未焊透等缺陷。对重要构件要采取焊前先预热、焊后缓冷等措施，以避免冷裂纹的产生。如16mm的16Mn钢板对接，主要焊接参数如附表所示。
4 结束语
高速铁路架运设备焊接生产中，焊接工艺的可操作性强，以及焊工对单面焊双面成形操作技术掌握的水平, 往往决定了焊缝的质量。因此，优化焊接工艺、加强焊工单面焊双面成形操作技能的训练是保证焊缝质量的关键所在。
参考文献
[1] 曾尔 编. 电焊工基本操作技能. 北京: 机械工业出版社. 1988.
[2] 中国机械工程学会焊接分会编. 焊接手册(第2版). 北京: 机械工业出版社. 2003.
[3] 增渊 编. 电焊工工艺学. 96新版. 北京: 中国劳动出版社.
[4] 陈剑虹主编. 焊接冶金与金属焊接性. 北京: 机械工业出版社. 1990.
[5] 田锡唐 著. 焊接方法与设备. 北京: 机械工业出版社. 1981.
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