电力机车转向架焊接质量控制措施分析

谢贤

中车株洲电力机车有限公司 湖南 株洲 412001

引言

随着科学技术的发展，焊接技术被普遍运用于轨道交通装备领域，如何有效地控制其产品的质量，以确保乘客的健康及其设施的安全是当下比较热门的话题。特别是对于采用焊接结构的电力机车，其主要采用的是混合气体保护焊，而这些钢材的材料一般都是较薄的、有较大的斜度的，加上需要较大的焊缝面积，以及较高的热输出，这就导致了焊缝的温度分布不均，容易出现内部应力，从而导致焊件的变形或者出现缺陷，严重损害了产品的质量及其可靠性[1]。为了确保产品的优良性能，在生产之初就要采取有效的预防措施、严格的流程管理，并在生成之后进行严格的检测。

1 电力机车转向架焊接

电力机车的转向架是至关重要的组成部分，其焊接工艺需要极高的质量和生产效率，因此，在转向架的焊接过程中，必须严格遵守各项工艺规范，以确保其安全可靠性。

1.1 焊前检验

1.1.1 焊接设备及工艺装备应进行检定、校准并在有效期内使用。确认焊缝准备的状态和定位焊状态，包括对焊缝的精细调整、对焊点的精细控制、对焊点周边环境的精细控制。务必保证所有的元素都已经被彻底处理，以保证焊接的高品质。务必仔细检查每个元素的含量，并且保证它们符合所有的规格。对于那些需要进行预处理才能进行组装和焊接的零件，若其处理表面需要进行固定，或具备特殊的安全标识，则必须采取适当的防护措施。

1.1.2 焊接环境确认。为了确保施工的安全性及最终的焊接质量，必须将其放入有效的防护罩，并且要求其所处的环境温度必须高于50℃，一旦发现温度下降，则立即停止焊接，并且要求必须先对其进行l0mm的预热，其准备的位置要求与焊缝的中心线相差75mm，只有经过这样的准备，才可以正式开始焊接[2]。

1.2 焊接质量控制

为确保构架的质量，我们需要严格控制其焊接的条件，包括：焊接时的空间温度应保持在5℃左右，使用MAG焊丝，并使用MAG作为焊接的燃烧剂。此外，我们还需要确保所有的工作都得到妥善处理，因为这些都会影响最终的质量结果[3]。对于一些较为紧凑、体积较小、易于机械加工的零件，如横梁、侧梁、支撑结构，其组合过程需要依靠专业的机械设备和技术，而这些设备通常需要由专业的技术人员进行机械加工，以实现规模化的制造。然而，由于差之毫厘，谬以千里规定，即使采用最先进的技术，只要一个不小心的视觉失误，甚至一根不小心的手指颤动，就会严重地降低产品的质量，从而使得传统的手工组焊技术无法达到0的准确性。焊接作为一种独特的金属加工技术，其产生的变形往往超出了人类的设计范围，因此，为了确保其质量，第一步就必须对组装的零部件进行精确的检测，以确保其符合规范的标准。通过对组焊间距的严格管理，确保角度的正确性，以及对尺寸的正确定义，可以确保产品的高精度和高质量。此外，还需要运用先进的技术，如设计合理的工装，以及采取更加灵活的技术，来实现对细节的把握，从而尽可能地降低人为因素的干扰。

2 电力机车转向架焊接常见焊接质量问题

2.1 烧穿

当焊接工艺不当，如操作不当、温差较大、电弧长时间停留、温度升高等，就可能导致烧穿现象的发生。这种情况下，由于熔深塌陷，使得金属熔池从焊缝的正反两侧溢出，造成了严重的穿孔和漏洞。由于工件之间的缝隙过大或者坡度过窄，都可能导致烧损的问题。

2.2 气孔

“气孔”通常被定义为一种特殊的缺陷，它们通常来自于熔池或冶炼过程中的某些因素。这些缺陷通常会导致气体无法被完全释放到周围环境，并造成焊缝的堵塞。由于缺乏良好的防护措施，如缺乏适当的空气来源，以及在焊接过程中存在的环境问题，如湿度、腐蚀性物质、灰尘和其他杂物，导致了气孔的出现。

2.3 未填满

由于焊接填充量不足、焊接规范不符合要求以及焊枪角度不正确，导致焊缝表面低于母材的部分未能完全填满。

2.4 未焊透

由于焊接规范不当、焊件组对间隙过小以及焊件钝边过大，导致所焊母材无法与填充金属完美熔合，从而出现根部未熔合、单边未熔合、多边未熔合等问题。为了确保符合理想的焊接标准，应采用大规模的打底焊、稍高的电压来完成填充和覆盖表面层的焊接。

3 影响电力机车转向架构架焊接质量的因素

转向架构架能够直接影响电力机车的安全性能和使用的寿命，它主要是由铸件、锻件和板料等材料焊接而成的一个箱型梁结构，其中焊接技术在制造转向架构架中占有十分重要的地位，也是最重要的技术，焊接质量基本上就能够反映整体的构架质量，而构架作为机车的主要受力部件，其质量直接关系到电力机车的运行安全[4]。目前，大部分的机械制造设备都采用了钢铁材料进行焊接，但是这些材料的质量很容易受到外界条件的影响。例如，由于它们的化学成分、物理特性等，它们容易在潮湿、酸碱等恶劣的环境条件下失去稳定，从而引起结构损伤、强度降低、耐久性降低等，从而给设备的正常运行带来极大的风险。为了保证焊接质量，相关部门应该认真考虑并采取措施来调整和优化相关的技术方案。

3.1 焊接人员的综合素质

在转向架构架结构中，机械焊接工作需要技术人员具备全面的知识，既要具备较高的专业水平，又要掌握精确的操作技巧，以保证每一部分的工作都能得到有效的完成。然而，由于目前焊接行业缺乏年轻的专业技术人员，他们对转向架构架的受力特性及使用要求的理解不足，将会严重影响焊接工艺的质量。

3.2 焊接未融合现象和架构变形现象的存在

在焊接的过程当中材料由于含有的成分分布不均，导致焊接焊件不融合的现象发生，厚度大的焊件没有进行预热，或者是在低温下进行焊接，会导致焊接融合不够完全，产品存在一定的缺口，也会受到操作手法、当时周围环境和温度的影响，并且操作人员的手法和当时的环境因素都会对架构的形态造成一定的影响，构架的焊接能力和承载能力的形成是十分复杂的，在具体的实施过程当中很难采取措施进行完全的合理应力均化。

3.3 焊接工艺的合理程度

在电力机车的焊接过程中，制定合理的焊接工艺至关重要。一个完善的转向架构架焊接工艺不仅可以有效提升焊接质量，而且还能够充分考虑各种因素，从而更好地满足实际使用的需求，并且能够有效地提高一次性成型率。然而，目前来看，一些单位在进行焊接工作时，缺乏针对性，未能将理论与实践相结合，导致焊接工艺缺乏完善，使得专业技术人员无法充分发挥其技能，最终影响了架构焊接的质量。

3.4 焊接变形

由于焊接过程中温度分布不均，导致焊接变形，若变形量较大，将会导致尺寸偏差，从而使得产品质量不符合标准，从而需要进行多次的修复或重新加工。

3.5 焊接缺陷

在焊接过程中，常见的缺陷包括：气孔、咬边、未完全焊接、未完全熔合以及裂缝。

4 提升电力机车转向架构架焊接质量措施

4.1 控制焊接材料，合理选择焊接设备

焊接材料的严格选择和控制是整个机械制造焊接工作链的前提和基础工作，需要确保所使用的焊接材料符合最佳的技术参数[5]。由于当前市面上的焊接材料多种多样，应该根据实际情况，结合多家企业的经验，仔细筛选出符合要求的优良产品，并且定期检测，以确保其符合最终的使用需求，从而确保焊接过程的安全可靠。

随着科技的飞速发展，焊接技术也在不断提升，人们对焊接质量的要求也越来越高。为了满足这些要求，许多焊接设备都采用了最新的自动化和智能化技术，使得焊接操作变得更加简单，从而大大减轻了工人的负担。焊接技能的熟练掌握和专业知识的积累是保证焊接质量的关键，因此，企业应该对机械加工行业的焊接人员进行全面的资格审查，并且定期安排专业的现场培训，以确保焊接质量的稳定性，尤其是在电力机车转向架构架的焊接方面，应该采取更加严格的措施，以确保焊接质量的稳定性。

4.2 焊接顺序与热输入等工艺手段控制法

采用正确的焊接顺序，可以有效地降低变形量，例如：先进行对接，然后进行角接，先焊接短焊缝，然后再焊接长焊缝，从中心向两侧焊接，并且要求对称施焊，这样就能达到良好的焊接效果。图1展示了牵引梁角焊缝的机焊顺序图（局部），详细说明了焊接顺序和方向。

图1 焊接顺序图局部

焊接热输入是决定焊接质量的重要因素，若过多，可能导致焊接变形量的增加，甚至出现严重的缺陷。

4.3 改善未融合现象和架构变形现象的技术分析

为了避免出现焊件不融合的现象出现，应该严格检查焊接材料的材质控制，保证其中的硫等含量在科学的范围之内，在进行焊接之前，可以先对母材料进行预热，然后保温慢慢冷却，尽量避免出现比较大的焊缝，或者是焊接不融合现象的出现[6]。随着科学技术的发展，在生产实践当中发现，抛丸处理法可以在架构架的表面就形成应对残余应力的反压力，对于提高架构架的焊接强度有很大的效应，并且这种方法在焊接当中非常简单，能直接对形成的机械表面进行清理，受到了广大焊接技术人员的喜爱。

4.4 制定合理完善的电力机车转向架构架焊接工艺

随着技术的飞速发展，如果我们想要更好地控制焊接流程，那么我们必须确立一套完备的焊接流程。这样，我们才能确保焊接的顺利实施，同时也可以确保焊后的维护与更换。为了实现这一目标，我们需要综合考虑各方面的因素，来确立一套适当的、科学的、可持续的焊接流程。这样，我们才能确保我们的产品符合标准，同时也可以减轻我们的劳动负担。为了更有效地完成特殊领域的焊接任务，应该根据实际情况，采取有效措施，例如，在处理厚板钢材时，应该精心规划出适当的坡口形状，以减少施加压力。此外，为了满足特殊领域的施工要求，应该根据实际情况，采用多种焊接手段，例如：采用熔合焊、调整拼装方法、调整焊缝位置，以及其他更加灵活多样的施工步骤，以实现更好的施工效果。

5 结束语

经过深入的研究和分析，本文建立起一套完整的、科学的、适用的电力机车转向架焊接工艺，并且明确规定了相关的操作要求，以确保其质量。通过上述分析可知转向架的重要性，它既关系到出行的安全性，也关系到社会的稳定，因此，我们要积极汲取先进的技术，加强对其的质量管控，以确保其能够满足用户的需求，同时也能够有效地降低生产的风险。