關鍵詞: 氣體保護焊 儲風缸 工藝參數(shù)
0 前 言
儲風缸是貨車風制動系統(tǒng)的重要部件, 主要由風缸體和兩個端蓋組焊而成,如圖1 所示。如果在列車運行過程中焊縫發(fā)生泄漏將會危及行車安全,所以對儲風缸的焊接質量要求非常嚴格,尤其是縱縫的焊接必須焊透,焊后需逐個進行900kPa 的水壓試驗和600kPa的氣密性試驗,各保壓5min不得泄露。
縱縫的焊接形式原采取埋弧焊進行焊接,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現(xiàn)自動化。隨著世界鐵路運輸?shù)母咚侔l(fā)展,儲風缸在結構形式、氣體容量上,特別是在材質上,將更加多樣化,為了實現(xiàn)自動焊接,提高效率和一定產(chǎn)品適應性,決定采用氣體保護焊方法焊接。
1 焊接工藝
1.1 焊接材料與設備
風缸體的材料為Q235-A,厚度為4mm。配套焊絲的牌號為H08Mn2SiA。經(jīng)過反復試驗,選用φ<1.2mm焊絲。
焊接設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 ,此焊接電源的特點是能夠通過微電腦在液晶界面對焊接電源的各種焊接工藝參數(shù)進行控制,易實現(xiàn)焊接自動化控制。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)整裝置等部分構成。琴鍵夾具為左右對稱的兩套,可分別對焊縫的兩側施加壓力。夾具安裝在機座上,夾緊裝置是壓縮空氣通往氣囊,氣囊膨脹壓向杠桿機構,使壓指端產(chǎn)生壓力,夾緊裝置可分別控制左右兩側夾緊或松開,指間距可調(diào)。芯軸為一空心圓柱體,上面鑲有銅質襯墊,與琴鍵式壓指一起對焊件進行夾緊固定。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用來輸出保護氣體,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行調(diào)整。芯軸可以沿風缸軸線方向移動,當風缸升起后,芯軸插入缸體內(nèi),與托架連接并鎖緊后施焊。銅質襯墊有循環(huán)水冷卻便于導熱,減少工件變形。
1.3 工件準備
風缸體在經(jīng)過滾圓后,如果產(chǎn)生過大的錯邊量,將會減小實際焊接的厚度,產(chǎn)生焊穿的現(xiàn)象,從而造成廢品。因此,在組焊前利用組對工裝進行規(guī)圓,以保證錯邊量在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,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,除焊縫成形粗細不勻外,還存在未焊透的現(xiàn)象,并且,也影響氣體保護效果; 焊接速度過慢,不能保證工作效率,同時出現(xiàn)焊縫過高過寬或焊穿的現(xiàn)象。經(jīng)過反復調(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,進而影響到焊縫成形。焊絲伸出長度太長時,焊絲的挺度變低,電弧的活動飄移加劇,電弧的穩(wěn)定性變差,熔滴的排斥嚴重,過渡困難,飛濺也明顯增加,焊縫成形不好;同時,氣體的保護效果變差,嚴重影響焊接質量。焊絲伸出長度過短時,飛濺易堵塞噴嘴,影響氣體保護效果。*確定的焊絲伸出長度為11mm。
(5) 保護氣體比例。采用Ar+10%CO2 混合氣體。
(6) 保護氣體流量。保護氣體流量過小,保護氣體不能起到隔絕空氣保護熔池不被大氣氧化的作用,從而影響焊接質量;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,在不影響焊接質量的前提下,盡量減小保護氣體流量。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
由于氣體保護焊對銹蝕、油污、水等雜物比較敏感,易產(chǎn)生氣孔等焊接缺陷,所以風缸體在組焊前必須進行酸洗處理,去除坡口及兩側的污物。在此工裝運行一段時間之后,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,使氣囊反復被折壓,產(chǎn)生泄露,泄露的氣體將焊接保護氣體氛圍破壞所致。對于這種狀況,首先在氣囊中間增加自行車內(nèi)帶,以保證氣體的密封,但運行一段時間之后,仍有泄露現(xiàn)象發(fā)生。我們又經(jīng)過仔細研究,認為氣囊泄露的根本原因是氣囊活動空間太小,造成氣囊折疊,反復使用后,由折痕逐漸發(fā)展成裂紋,產(chǎn)生氣體泄露。而此時,如果改變工裝尺寸,涉及相關問題很多,所以我們用直徑較小的氣囊代替原氣囊,實踐證明,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,然后對混合氣體中的 Ar 和 CO2 的配比進行了調(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,焊后用風刷打磨。
2.3 端部未熔透及弧坑
在儲風缸的試制過程中,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熱,使熔池未熔到母材背面焊槍便向前移動而使熔池冷卻。因此,我們經(jīng)過摸索,設置了1s的引弧時間。同時,焊縫尾部有弧坑,設置2s的收弧時間。
2.4 余高較大
JB/T7949 —1999 鋼結構焊縫外形尺寸中規(guī)定,氣體保護焊 I型焊縫余高為 0～3mm,而實際焊縫余高為 3～4mm,經(jīng)過試驗,增加了焊槍擺動功能,擺幅為2mm、擺動頻率為120 次/min,焊后余高為2mm,效果良好。
3 結 論
針對以上問題相應采取了措施,施焊完畢后,對焊縫進行檢查,焊縫外觀成形良好,并用電弧氣刨對焊接部位進行了破壞性檢測,未發(fā)現(xiàn)任何焊接缺陷。按TB/T1900 —1995 鐵道車輛用儲風缸通用技術條件要求,逐個進行風水壓試驗 ,未發(fā)生滲漏
