C型地铁RT焊缝焊接技术研究

马霄锋　梁玉姣　李　维　胡耀峰

（中车唐山机车车辆有限公司，河北　唐山　063035）



C型地铁RT焊缝焊接技术研究

马霄锋梁玉姣李维胡耀峰

（中车唐山机车车辆有限公司，河北唐山063035）

摘要：铝合金不仅应用于航空航天器材，在汽车、轨道交通车辆、船舶及金属结构等领域也在不断增加应用比例。中车唐山机车车辆有限公司近期在生产C型地铁铝合金底架过程中由于结构原因涉及到RT焊缝的焊接，对于这种高质量高要求的焊缝来说，无论从焊前准备到焊接过程的控制以及参数的设置等与一般焊缝相比将更严格仔细。针对C型地铁底架结构和焊缝形式的特点，如何能够保证每条RT焊缝焊后高质量、高效率、无返修成为关键。基于此，总结底架RT焊接接头质量的提高和操作方法，为今后类似焊接结构提供可靠的焊接依据。

关键词：RT焊缝；应力；高质量

随着社会经济的快速发展，高速列车已成为很多人出行选择的工具，高速列车能否稳定、安全运行直接关系到乘客的安全。作为高速列车的载体—铝合金车体的生产质量，必然将直接影响车体运行的安全性能。因此，铝合金车体在生产过程中必须严格控制重点结构的焊缝质量。

焊接质量又受焊接工艺参数的影响，焊接工艺参数包括焊接电压、焊接电流等，参数之间相互联系、相互影响，一项参数的细微变化可能会引起其他参数的剧烈波动，进而导致焊接数据的改变。因此，详细研究焊接工艺参数对焊接质量的影响，对保障焊接质量、提高焊接生产效率具有深远的影响［1］。

1　焊接接头形式及特点

1.1长度大

单道焊接有效长度达690mm，每辆车正、反装共计8条，单辆车累计总长达到5 520mm，是之前所生产过的所有车型中利用手工操作焊接遇到最长的RT焊缝。因此，在保证无返修的高质量下，也对焊工的实际技术操作水平提出更高的要求。

1.2板厚差大

地板组成（三）两端为不同厚度的板材，与枕梁连接的部位为8V坡口形式，与地板组成（一）为4V坡口形式。板厚相差1倍，不论从参数上还是从填充金属的层数道数上都变化较大。

1.3焊缝交叉，应力分布复杂

在8V焊缝焊接时与枕梁的连接焊缝交叉，形成T型焊缝，这样在交叉点会产生很大的应力集中，极易发生裂纹或其他缺陷，影响强度或使用，在板材拼接时，不论是T字交叉焊缝，还是十字交叉焊缝，接近纵向焊缝与横向焊缝的交接处，位于焊缝的拉伸应力场的三轴应力区域，焊接应力较为集中。若此处存在焊接缺陷（如未焊透、夹渣等），缺陷部位的金属会承受着比其他没有缺陷区域大得多的挤压和拉伸塑性变形的过程，消耗了材料的塑性，对强度大为不利，这往往是脆性断裂的根源。

1.4装配质量要求高，要求严格

由于地板（三）与地板（一）连接的坡口形式是4V焊缝，其结构是将内部筋板加工后而成。在装配时，如果余量去除不到位，在与地板（一）插接后不能与垫板紧密接触，留有间隙，这种情况是能够促使产生气孔的可能性增加。

此外，地板（三）是两端分别与枕梁和地板（一）焊接，由于焊接顺序的先后和焊缝横向收缩的原因，不能保证两端间隙理想化。因而在焊接另一端时又增加了修整坡口和间隙的辅助工作。

2　试制前期出现返修原因分析

地板组成（一）下部自带垫板为2mm左右，以往所涉及到的车型中十分少见，在地板组成（一）装配点固后，必须要求与垫板紧密接触，如下面有间隙，在焊接时电弧的热量直接作用于焊接垫板，特别容易导致焊接垫板焊茵或者烧穿。

装配质量较差，装配工组装后不注意装配间隙，加上来料坡口角度较小，在组装前没有提前修磨合适的坡口就完成装配，无法满足焊接最基本条件。焊工如果进行点固，点固位置很容易形成未焊透缺陷，焊接时点固的位置清理不到位等。这些都是形成焊接缺陷最直接的原因。

焊工在焊接时焊接层数及道数较少，虽然生产效率很高，但不能完全保证质量。焊接层数少对于单道焊缝来说厚度增加，焊缝的成型系数不理想，不利于气孔溢出。特别是板厚较大的部位焊接，RT检测容易出现链状气孔等。

3　提高焊接质量措施

3.1坡口修整

地板组成（一）与枕梁和地板组成（三）连接的坡口形式来料都不能满足焊接要求，在焊接前必须将坡口角度和间隙修成合适于焊接的理想状态。切勿用砂轮切割片和磨片进行打磨，装配工为提高效率但不能保证质量，结果造成坡口下部残留毛边和磨片留下的沙粒无法用压缩空气吹出。在焊接时极易形成根部缺陷。应采用铣刀或者坡口机等金属的刀头或者刀片进行修整，效果很好。

3.2点固段焊

对C型地铁的RT缝来说，点固的主要目的是保证地板组成（一）两端在焊后都能够有合适的间隙。在8V侧点固时，应采用引弧板对两个物料进行点固拘束作用，而焊道的中间不用点固段焊。目的就是在焊接时减少焊道中的起弧和收弧次数，对预防和避免焊接缺陷有很大作用。

其次，点固后的焊接间隙尺寸应稍大于理想的间隙尺寸，其目的是：在焊接8V焊缝的过程中随着填充量的增加，焊缝的横向收缩也增加，这样地板组成（一）在8V焊接过程中由于焊缝横向收缩的原因向8V焊缝侧移动1～2mm。这样在焊接另一端的4V焊缝时正好利用刚才的收缩变形达到了合适理想的焊接间隙。而8V侧由于焊接过程中自由收缩，降低了焊后的残余内应力。

3.3第一层焊接

在8V侧由于涉及到交叉焊缝的焊接，特别是在此部位，焊接完第一层时，不要立即清理焊道上的黑烟，仔细观察焊缝表面没有裂纹等缺陷时再用钢丝刷将焊缝周围清理干净，如果焊后立即清理，就坡坏了焊缝表面原有的状态，不利于观察表面是否有焊接缺陷产生。

3.4焊缝填充分布

要想提高焊缝的焊接质量，采用多层多道焊接的方法是关键之一。焊接后焊接质量较高，单道焊缝的厚度较小，有利于气孔的溢出。从组织结构来说，焊缝的晶粒较细，有助于提高焊缝强度和韧性。但采用多层多道焊时特别要注意层间清理，防止焊趾处出现死角，在焊接下一道时出现未溶合缺陷。

4　小结

本文对C型地铁底架RT焊缝焊接过程中影响焊缝质量的一些问题进行了归纳总结分析，并提出了预防措施和处理方法。同时，依据焊接顺序和点固方法等来论证文中措施、方法的有效性。其中，试制后期车辆均达到无返修，8条焊缝一次通过。通过此创新的操作方法，能够大大降低铝合金焊接缺陷产生，对提高焊接质量有很大帮助。但是，作为高质量的RT焊缝的焊接是一项复杂的操作技术和工艺，影响其质量的因素多种多样，本文只对一些常见问题进行了简单概括，对于实际生产中的一些特殊问题和细节并未涉及，这些问题还应继续研究，为今后相关焊接形式提供借鉴。

参考文献：

［1］刘志平，胡文浩，王广英，等.铝合金车体底架边梁焊接缺陷研究与控制阴.热加工工艺，201l，40（13）：144-146．

中图分类号：U231.1

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）02-0106-02

收稿日期：2016-01-29

作者简介：马霄锋（1982-），男，本科，工程师，研究方向：轨道车辆制造工艺。

The C Subway RT Weld Welding Technology Rescarch

Ma XiaofengLiang YujiaoLi weiHu Yaofeng
（Manufacturing Technical Center，CRRC TANGSHAN Co.Ltd.，Tangshan Hebei 063035）

Abstract:Aluninum alloy was used in aerospace equipment,and in automobile,rail tranist vehicles,ships and application structure,and the application of other fields is also increasing.Manufacturing Technical Center,CRRC TANGSHAN Co.Ltd.recently in production of C Type Metro aluminum alloy chassis in the process because of structural reasons related to RT weld welding for the high quality and high require⁃ments of the weld,the control of the welding process and the parameters of the welding process will be more rigorous than the general weld.For type C subway chassis structure and the characteristics of weld form,how to guarantee each RT weld after welding of high quality,high efficiency,and small amount of re⁃pair was the key peoblem.Based on this,underframe RT weld joint quality improvement and operation method were summarized,to provide reliable welding evidence for similar welding structure in the future.

Keywords:RT weld；stress；high quality