地铁构架UT探伤焊缝质量控制研究

葛欢欢 郭文俊 孙正夏

摘要：本论文主要介绍了地铁构架UT探伤焊缝质量控制的工艺改善方法。从组装、调平、焊接及检测方法等方面对焊接缺陷的原因进行深入分析，并根据分析提出了相应的焊接工艺改善方法，有效解决了地铁构架横梁与侧梁对接焊缝UT探伤缺陷问题，极大提高了产品质量和生产效率。

关键词：地铁构架;V型对接焊缝;UT;工艺改善

0引言

不断发展的社会需求催生了大量的新型轨道车辆产品，但同时也使车辆的安全运营问题面临前所未有的挑战 。随着轨道交通的快速发展，对产品的质量要求越来越高，转向架构架作为机车车辆行走部的骨架，起到关键的连接和承载作用，焊接构架结构复杂，焊缝质量直接影响列车运行安全，如何保证焊缝质量降低焊接缺陷是焊接工艺优化的关键 。当前地铁构架UT探伤焊缝的缺陷主要为近板厚缺陷，修复难度极大，造成大量人力物力浪费，并对构架生产周期产生影响，该问题亟待解决。

1工艺现状

地铁构架UT探伤焊缝结构形式：板厚14mm对接焊缝，加垫板（筋板作为垫板使用），焊缝长度445mm，如图1所示。首列平均每台车UT探伤缺陷达到6.5笔，通过对缺陷位置、深度、类型等进行统计分析，发现缺陷主要集中在主横梁与侧梁组成衔接的对接焊缝上（共4条），缺陷深度90%以上在板厚13mm左右（近板厚），缺陷位置95%以上处于筋板拼接处及点固焊位置，缺陷类型95%以上为条状（未熔合或裂纹）缺陷。

2焊接缺陷问题分析

针对UT探伤异常问题，对缺陷焊修过程进行跟踪，对缺陷位置、深度、类型等进行统计。对组装、调平、焊接过程进行全程跟踪，对现场实际操作情况如组装间隙、钝边、错边情况、垫板状态、点固焊、焊道布置、工艺参数合理性等进行分析，最终得出影响焊缝质量的主要因素有以下三点。

2.1调平方式

侧梁组成两端压型且板厚过大（14mm）、焊缝过长（445mm），焊缝组装调平难度较大，点固后依靠锤击方式进行调平，点固一端后依次顺延点固。组焊后焊缝受力较大且应力无法释放形成应力集中，出现点固焊开裂现象，如图2所示。

2.2应力集中

主横梁盖板与侧梁组成盖板衔接的对接焊缝，垫板为主横梁筋板，筋板三面焊接完成后成为一体，点固焊将盖板与筋板连接，盖板长直焊缝焊接时，盖板焊缝无法自由伸缩，承受较大的应力，熔池金属冷却凝固时，极易造成点固焊及打底焊撕裂 ，如图3所示。

2.3垫板间隙

主横梁筋板为拼接而成，受板与板间倒角、间隙等因素影响，对接焊缝组装后，垫板（筋板）局部会出现较大空隙（结构突变）情况，如图4所示。焊接过程极易出现焊漏、焊穿、焊瘤缺陷。另外，打底焊焊道较窄，局部凹陷处电弧可达性较差，无法保证根部融合。

3焊接工艺改善

针对焊接中存在的问题，根据主横梁与侧梁组成结构特点，设计制作组焊调平工装，降低调平劳动强度。针对UT探伤异常问题，通过采取优化组焊顺序、增加盖板与筋板间隙、组装前对筋板拼接处进行预处理等措施，降低焊缝UT探伤缺陷，保证了焊缝质量并且提升了生产效率。

3.1改善调平方式

改善调平方式，利用杠杆原理设计制作专用组焊调平工装，对焊缝进行微调，将需要调修的位置直接利用压头的作用力，将对接焊缝错边调至1mm内，机械调平降低了劳动强度并且有利于错边及平面度控制。

3.2优化组焊顺序

为避免点固焊对焊缝质量的影响，机械调平后直接进行打底焊接，对接焊缝内无点固焊，打底焊一次完成，因点固焊导致缺陷概率降为零 ，有利于保证打底焊质量，焊接过程中释放部分压力，打底焊不会出现冷却过程开裂情况。

3.3增加组装间隙

在盖板对接焊缝与背面筋板之间增加0.5mm间隙，增加间隙后盖板焊缝与筋板分离，如图5所示，焊接过程不受筋板约束能够自由伸缩，释放了焊接应力。另外增加间隙后，打底焊时可清楚观察电弧打开熔池状态，可获得均匀背面焊缝成型。

3.4组装前预处理

组装前对筋板拼接处进行预处理，组焊前将筋板倒角和筋板拼接位置进行焊接预处理，焊接完成后进行打磨处理，如图5所示，预处理后筋板背面平整无空隙及结构突变，降低了打底焊操作难度，有利于保证打底焊焊接质量。

4改善效果

从降低焊接缺陷入手，制作调平专用工装，极大降低焊接组装调平劳动强度。对现有焊接工艺进行优化，一是通过组装前预处理及调平后直接进行打底焊接，有效保证了打底焊质量，二是增加组装间隙，释放了焊接应力，最终提高了对接焊缝UT探伤合格率，避免因焊缝存在缺陷进行焊修浪费的人力物力，提升了生产效率，保证了焊缝质量。

焊接质量对比：工艺改善措施制定后，进行构架焊接试验，得到2个构架的UT探伤结果，1#构架对接焊缝0笔缺陷，2#构架对接焊缝2笔缺陷（深度4mm、6mm端部气孔、夹杂缺陷），验证结果近板厚缺陷0笔，改善措施在工序推广后，地铁构架对接焊缝UT探伤缺陷由原来的每台车6.5笔降至1.2笔，达到了预期效果。

5结论

通过设计组焊调平专用工装、优化组焊顺序、组装前进行预处理等措施成功解决了地铁构架对接焊缝UT探伤合格率低的问题，有效提高了产品质量和生产效率，改善措施可为后期同类焊缝结构提供借鉴。

参考文献

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