關(guān)鍵詞: 氣體保護(hù)焊 儲(chǔ)風(fēng)缸 工藝參數(shù)
0 前 言
儲(chǔ)風(fēng)缸是貨車風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件, 主要由風(fēng)缸體和兩個(gè)端蓋組焊而成,如圖1 所示。如果在列車運(yùn)行過程中焊縫發(fā)生泄漏將會(huì)危及行車安全,所以對(duì)儲(chǔ)風(fēng)缸的焊接質(zhì)量要求非常嚴(yán)格,尤其是縱縫的焊接必須焊透,焊后需逐個(gè)進(jìn)行900kPa 的水壓試驗(yàn)和600kPa的氣密性試驗(yàn),各保壓5min不得泄露。
縱縫的焊接形式原采取埋弧焊進(jìn)行焊接,但工件的裝夾定位、焊縫雙面藥皮清除、焊劑填充回收過濾等人工操作,大大影響了工作效率且不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著世界鐵路運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展,儲(chǔ)風(fēng)缸在結(jié)構(gòu)形式、氣體容量上,特別是在材質(zhì)上,將更加多樣化,為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接,提高效率和一定產(chǎn)品適應(yīng)性,決定采用氣體保護(hù)焊方法焊接。
1 焊接工藝
1.1 焊接材料與設(shè)備
風(fēng)缸體的材料為Q235-A,厚度為4mm。配套焊絲的牌號(hào)為H08Mn2SiA。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),選用φ<1.2mm焊絲。
焊接設(shè)備采用是唐山松下公司生產(chǎn)的AC500 微電腦波形控制焊接電源 ,此焊接電源的特點(diǎn)是能夠通過微電腦在液晶界面對(duì)焊接電源的各種焊接工藝參數(shù)進(jìn)行控制,易實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化控制。由于此焊縫要求單面焊雙面成形,焊接電流較大,故采用循環(huán)水冷焊槍提高導(dǎo)電嘴和噴嘴的壽命。
1.2 焊接工裝
焊接工裝如圖2所示。主要由基座、芯軸、琴鍵夾具、縱向軌道及調(diào)整裝置等部分構(gòu)成。琴鍵夾具為左右對(duì)稱的兩套,可分別對(duì)焊縫的兩側(cè)施加壓力。夾具安裝在機(jī)座上,夾緊裝置是壓縮空氣通往氣囊,氣囊膨脹壓向杠桿機(jī)構(gòu),使壓指端產(chǎn)生壓力,夾緊裝置可分別控制左右兩側(cè)夾緊或松開,指間距可調(diào)。芯軸為一空心圓柱體,上面鑲有銅質(zhì)襯墊,與琴鍵式壓指一起對(duì)焊件進(jìn)行夾緊固定。襯墊中間有凹形槽,槽中每隔50mm鉆有φ <0.8mm氣孔,焊接不銹鋼或鋁合金時(shí)用來輸出保護(hù)氣體,保證背面焊縫不被氧化。芯軸上的襯墊高度可調(diào),可按照焊件的厚度進(jìn)行調(diào)整。芯軸可以沿風(fēng)缸軸線方向移動(dòng),當(dāng)風(fēng)缸升起后,芯軸插入缸體內(nèi),與托架連接并鎖緊后施焊。銅質(zhì)襯墊有循環(huán)水冷卻便于導(dǎo)熱,減少工件變形。
1.3 工件準(zhǔn)備
風(fēng)缸體在經(jīng)過滾圓后,如果產(chǎn)生過大的錯(cuò)邊量,將會(huì)減小實(shí)際焊接的厚度,產(chǎn)生焊穿的現(xiàn)象,從而造成廢品。因此,在組焊前利用組對(duì)工裝進(jìn)行規(guī)圓,以保證錯(cuò)邊量在1mm以內(nèi)。
1.4 焊接參數(shù)
焊接參數(shù)主要包括焊接電流、電弧電壓、焊接速度、保護(hù)氣體比例、氣體流量以及焊絲伸出長度等。
(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(xiàn)未焊透現(xiàn)象。相比之下,采用240A 焊接電流時(shí),焊接工藝性比較好。
(2) 電弧電壓。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(wěn)定性變差,飛濺增多,有很多熔滴進(jìn)不了熔池,熔池的形狀難以控制,焊縫成形不好。*選擇的電弧電壓為26V。
(3) 焊接速度。焊接速度過快,除焊縫成形粗細(xì)不勻外,還存在未焊透的現(xiàn)象,并且,也影響氣體保護(hù)效果; 焊接速度過慢,不能保證工作效率,同時(shí)出現(xiàn)焊縫過高過寬或焊穿的現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試 確定 30m/h為*焊接速度。
(4) 焊絲伸出長度。焊絲的伸出長度主要影響焊接電弧、飛濺,進(jìn)而影響到焊縫成形。焊絲伸出長度太長時(shí),焊絲的挺度變低,電弧的活動(dòng)飄移加劇,電弧的穩(wěn)定性變差,熔滴的排斥嚴(yán)重,過渡困難,飛濺也明顯增加,焊縫成形不好;同時(shí),氣體的保護(hù)效果變差,嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。焊絲伸出長度過短時(shí),飛濺易堵塞噴嘴,影響氣體保護(hù)效果。*確定的焊絲伸出長度為11mm。
(5) 保護(hù)氣體比例。采用Ar+10%CO2 混合氣體。
(6) 保護(hù)氣體流量。保護(hù)氣體流量過小,保護(hù)氣體不能起到隔絕空氣保護(hù)熔池不被大氣氧化的作用,從而影響焊接質(zhì)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(zhì)量的前提下,盡量減小保護(hù)氣體流量。最終,確定的氣體流量是18L/min。
2 存在問題及解決措施
2.1 氣孔問題
由于氣體保護(hù)焊對(duì)銹蝕、油污、水等雜物比較敏感,易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷,所以風(fēng)缸體在組焊前必須進(jìn)行酸洗處理,去除坡口及兩側(cè)的污物。在此工裝運(yùn)行一段時(shí)間之后,在一固定段出現(xiàn)氣孔,經(jīng)檢查,是由于氣囊被壓在琴鍵與工裝上平面之間,使氣囊反復(fù)被折壓,產(chǎn)生泄露,泄露的氣體將焊接保護(hù)氣體氛圍破壞所致。對(duì)于這種狀況,首先在氣囊中間增加自行車內(nèi)帶,以保證氣體的密封,但運(yùn)行一段時(shí)間之后,仍有泄露現(xiàn)象發(fā)生。我們又經(jīng)過仔細(xì)研究,認(rèn)為氣囊泄露的根本原因是氣囊活動(dòng)空間太小,造成氣囊折疊,反復(fù)使用后,由折痕逐漸發(fā)展成裂紋,產(chǎn)生氣體泄露。而此時(shí),如果改變工裝尺寸,涉及相關(guān)問題很多,所以我們用直徑較小的氣囊代替原氣囊,實(shí)踐證明,效果良好。
最初采用Ar+(18%～22% CO2) 混合氣體,雖能保證焊接質(zhì)量,但焊縫表面發(fā)暗,飛濺也較大,焊縫成形不是十分理想,然后對(duì)混合氣體中的 Ar 和 CO2 的配比進(jìn)行了調(diào)整,提高了混合氣體中Ar的比例,采用Ar+10%CO2混合氣 ,提高了外觀質(zhì)量。
2.2 飛 濺
雖然采取了以上措施,但焊縫附近仍不可避免地有微量飛濺,為了便于清理,在焊前噴防飛濺劑,焊后用風(fēng)刷打磨。
2.3 端部未熔透及弧坑
在儲(chǔ)風(fēng)缸的試制過程中,還出現(xiàn)過焊縫起始段 20～30mm有未焊透的現(xiàn)象,這主要是由于焊接起始段的母材沒有預(yù)熱,使熔池未熔到母材背面焊槍便向前移動(dòng)而使熔池冷卻。因此,我們經(jīng)過摸索,設(shè)置了1s的引弧時(shí)間。同時(shí),焊縫尾部有弧坑,設(shè)置2s的收弧時(shí)間。
2.4 余高較大
JB/T7949 —1999 鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸中規(guī)定,氣體保護(hù)焊 I型焊縫余高為 0～3mm,而實(shí)際焊縫余高為 3～4mm,經(jīng)過試驗(yàn),增加了焊槍擺動(dòng)功能,擺幅為2mm、擺動(dòng)頻率為120 次/min,焊后余高為2mm,效果良好。
3 結(jié) 論
針對(duì)以上問題相應(yīng)采取了措施,施焊完畢后,對(duì)焊縫進(jìn)行檢查,焊縫外觀成形良好,并用電弧氣刨對(duì)焊接部位進(jìn)行了破壞性檢測,未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷。按TB/T1900 —1995 鐵道車輛用儲(chǔ)風(fēng)缸通用技術(shù)條件要求,逐個(gè)進(jìn)行風(fēng)水壓試驗(yàn) ,未發(fā)生滲漏
