转向架构架用铸件缺陷焊接修复技术研究.docx

    转向架构架用铸件缺陷焊接修复技术研究    吴彩 潘文全摘 要：转向架作为列车的行走部件对列车的安全有着至关重要的地位，其中担负着整个列车支撑任务的转向架构架的重要性更是不言而喻转向架构架主要由侧梁、横梁、纵梁、齿轮箱吊座和电机吊座等部分构成铸件由于其成本低、易成形的特点而广泛应用于轨道交通、航空航天和船舶制造等行业但是铸件质量的稳定性较差，每一批或者每一个铸件都可能由于生产过程的小错误造成气孔、缩松、夹杂和裂纹等缺陷所以在铸件生产和使用过程，缺陷修复是很重要的技术鉴于此，本文对转向架构架用铸件缺陷焊接修复技术研究进行分析，以供参考Key：架构；铸件缺陷；焊接修复引言铸件缺陷问题困扰着每一个铸件生产厂家和用户，找到一种快速、简便的修补方法具有较好的现实意义经过本次齿轮箱吊座修补可知，焊接修复是铸件修复的一个可行方案，焊修所用的工具简单，能够在发现缺陷后随时随地进行焊修，从而能够降低铸件单件及相关部件的报废率，提高生产效率及经济效益1 铸件缺陷及原因分析齿轮箱吊座作为齿轮箱的固定装置，由于其结构复杂，如果采用钢板组焊的方案，焊缝多而集中，工艺难度较大，焊后应力和焊接变形较大经过对比分析后，选用了综合性能更具有优势的铸造齿轮箱吊座。

齿轮箱吊座组焊到构架上后，在进行机械加工时发现部分齿轮箱吊座键槽位置有长条形气孔存在，其宽3mm，深4mm，长20mm针对已经组焊在构架上的齿轮箱吊座，若将组焊后的铸件完全更换，可能会导致整个构架报废，若想继续使用现有的齿轮箱吊座，对其进行局部补焊修复是最好的、也是唯一的解决方法2 焊接应用优势①保障均一性对焊接机器人进行使用，能够在一定程度上提升焊接质量，能够焊接工艺就有均一性焊接期间各个参数，如电流、电压和焊接素对、焊接干伸长度等对于焊接结果起到决定性作用通过机器人进行焊接过程中，不同焊缝焊接参数均属于恒定的，能够降低对工人操作技术的需要这种情况下，焊接质量足够稳定采用人工焊接方式，焊接速度以及伸长速度都有一定的变化，这就很难实现焊接质量均一性②改善劳动条件对焊接机器人进行应用，工人只需要对工件进行装修，能够远离焊光以及烟雾等的伤害，针对点焊而言，不再使用人工搬运方式，减少人员工作量③提高生产率机器人不会出现疲劳现象，因此可以24h持续工作，随着高速焊接技术的应用，促使机器人焊接效率进一步增加④产品质量容易控制使用焊接机器人，生产节拍是固定的，能够按照生产计划进行⑤能够缩短工期对焊接机器人进行应用，能够适当缩短产品生产周期，同时能够减少设备投入，实现小批量生产。

机器惹你和专机两者最大的差别就是，机器人能够通过程序的修改，适应不同形式爹工件生产3 焊机机器人系统在转向架构架焊接中的运用3.1 电气控制系统将PHG示教器作为该控制系统的中心，技术人员借助以太网和PC计算机相结合，从而实现对机器人状态的控制PHG示教器是通过示教编程技术，选择可触碰示教器，在其上方设置红色按钮控制当通电之后，则可以看到示教器屏幕上显示出机器人图标相应控制柜上方设有间盘，左侧面分别连接电缆，在间盘盒的内部存在驱动以及代码显示器在控制柜的内部包含了计算机控制功能、总线板、I/O板和电弧跟踪板、焊机板等，同时还包含不同操作模式开关，并且还设置了不同形式的功能开关计算机的主要内容为CPU主板和FCIF接口板等3.2 機械传动机构针对焊机而言，其使用的最大电流是550A，同时在相应焊机上方有一个操作板面，同时还设置了相应启动开关，对这一启动开关进行应用，能够促使电压以及电流达到显示在面板的右侧位置，一共设置了4个按钮，这些按钮主要被应用在焊接材料、焊丝直径以及焊接方式的选择上在相应面板上还设置了相应的温度报警指示发光管在焊机的侧面位置设置的水位指示而焊接的下侧位置有一定的放水开关。

其中焊接电源在焊机当中属于比较重要的组成部分，能够实现数字化和智能化目标，这就能够在一定程度上促使焊接的整个过程得以满足而送丝机构的内部分别设置了2个压丝轮以及2个送丝轮，其中还存在2个带头数字压丝调整手柄此外，还存在部分附加装置接头清枪机当中主要有铰刀、清理机构以及喷防飞溅气动机构等4 焊接修复工艺方案制订返修方案既要考虑材料的本身性能特点，也需要考虑铸造件的特点铸件材质为G20Mn5，是一种低碳低合金铸件，其化学成分范围大致对应国标中的ZG20Mn与ZG20SiMn（S，P含量要求更低）该钢种具有焊接性好、裂纹倾向小、综合力学性能优异等特点，在轨道交通领域，该材料主要应用于牵引电机中的端盖、压圈、悬挂肋及转向架支架等铸件考虑到上述因素，在制订返修方案之前，按照ISO15614-1—2012标准进行了工艺评定试验，确保所使用的返修方案切实可行，根据缺陷情况、材料属性和铸造特点制订出返修方案1）使用直磨机打磨去除铸造缺陷，直至将铸造缺陷彻底去除，同时清理焊接坡口及坡口周边区域的漆、锈、油污等杂质，保持待焊部位20mm范围内无上述污物，并露出金属光泽4）采用多层多道焊，焊接时每层焊缝厚度不得超过4mm，多层焊时建议第1层焊缝采用较小电流施焊，以减小焊缝的熔合比，防止产生热裂纹。

每焊完一层后应彻底清除熔渣，发现裂纹及其他缺陷应彻底清除后方可焊接下一层5 解决措施5.1 提升组对精度从原因分析可以看出，对交叉杆焊接质量危害最大的是焊偏及焊缝形状几何不连续为使焊缝截面成型更规则，避免焊偏、焊趾厚度突变等，必须保证两侧焊缝宽度d相等且空间位置相对固定为提高组对精度，新设计了组对通止规该通止规分d1、d2两个台阶，d1为最小组对间隙，d2为最大组对间隙实际组对检查以d1部分能通过，d2部分不能通过为合格，5.2 “爬坡法”优化为“下坡法”为解决“爬坡焊”带来的不利影响，通过调整焊接角度及焊接方向将“爬坡法”优化为“下坡法”焊接工艺调整后的方向如图8所示，由于改变了焊枪倾角及焊接方向，电弧直接指向熔池，既保证了熔深（1.5～2.5mm），又控制了余高（0.5～2mm）6 结束语铁路列车转向架焊接构架生产制造过程中一般会预先采取刚性固定、反变形或者优化焊接顺序等措施预防或减小焊接变形，但由于影响焊接变形的因素较多，焊接变形仍难以避免而且，采用不同的工艺措施，焊后往往会存在不同程度的焊接残余应力焊接变形会影响工件尺寸精度，甚至达不到图样要求，造成无法装配和使用的难题焊接残余应力会降低工件，尤其是焊缝的疲劳性能，从而影响车辆运行安全和使用寿命。

因此，焊接变形及残余应力是铁路列车转向架焊接必须考虑及研究的课题Reference[1]付瑶，樊亚斌.多层多道焊工艺开发与应用[J].焊接技术，2018，47（09）：131-133.[2]方孝钟，倪宝成，莫彦青.基于工位制的快速装配自动化焊接站[J].机械设计与制造工程，2018，47（09）：39-42.[3]张合礼，杨蔚，王永波，金成，史春元.焊接线能量对转向架用SMA490BW耐候钢接头组织与性能的影响[J].热加工工艺，2018，47（17）：215-218.[4]张锐，祝笈.HZ20-THA型焊接转向架研制[J].内燃机与配件，2018（17）：132-133.[5]张天宇，卜峰.浅谈焊接机器人在高速轨道客车转向架制造上的应用[J].中国战略新兴产业，2018（40）：132.[6]马清波，黄显峰，黄君辉，王赫.铁路货车构架式转向架典型接头焊接残余应力消除方法[J].电焊机，2018，48（12）：80-84.[7]李培行，刘宏友，苏砚帮.快速货车转向架发展及构架强度试验标准探讨[J].国外铁道车辆，2018，55（06）：35-40.  -全文完-。