马征征，朱瀚钊
中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛，266000
摘要：本文主要介绍了高速列车转向架气室气密性检测不良率的工艺现状，分析研究关键泄露点并制定相应的改进措施。针对空簧立板内腔夹角和空簧盖板封头焊缝泄露等问题，从焊接工艺方法、人员操作等方面分析高速列车转向架构架气室气密性焊缝泄露的原因，研究制定有效降低气密焊缝压力检测不良的控制措施。
关键词：转向架;气室;气密性;工艺研究
随着全国高速铁路网的不断完善，高速轨道行业拥有了更广阔的发展空间，对高速列车的产品质量提出了更高要求。高速列车转向架构架空气弹簧附加气室设计结构复杂焊缝复杂交错，且焊接操作空间狭小受限，原有的工艺操作方法在指导实际生产过程中存在气室气密性检测不良率较高的问题。本文从高速列车转向架气室焊接工艺着手，分析研究气室气密性检测不良率关键项点，并制定相应防控措施。
1.工艺现状及问题描述
转向架构架空簧附加气室为焊接结构，作为整车的供风系统装置，气室由空气弹簧支撑梁、钢管导气筒、空簧支撑梁侧气室、横梁钢管组成。附加气室结构的焊缝质量的好坏直接决定了整体气密性能，影响整车运行平稳及安全；同时一次试压检测不合格需要进行泄露点排查、局部部件破坏、泄漏点抠挖及部件重新组装与焊接，整个修复操作过程繁琐、费时费力，处理不当易造成二次泄露，甚至造成整个构架报废。
通过调查某高速列车49个试压泄露的构架焊修报告，统计分析空气弹簧支撑梁（以下简称空簧）气密焊缝泄露位置如表1所示。
表1 某高速列车焊接构架压力检测泄露位置统计表
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经调查前期泄露构架的相关记录视频及照片，压力表示数在保压时间段内下降，辅助检测肥皂水出现吹泡现象，可追溯泄露位置点。从泄露位置分布情况看，影响焊接构架压力检测不良的症结是空簧立板内腔夹角和空簧盖板封头焊缝质量。从焊接工艺方法、人员操作和空簧单件气密性等几个方面考虑，分析出转向架构架气室气密性焊缝泄露的原因：焊缝交汇处理不当。根部处理不当极易造成焊缝内部不熔合，导致试压泄露。发现现场操作时先进行空簧外侧打底，再进行内腔焊缝打底，无法保证所有操作者在此位置均能做到熔透；另外对内腔夹角封堵处理未做明确规范。
2.预防气密焊缝泄露的措施
2.1统一规范空簧盖板三点交汇焊缝作业要领
（1）改善空簧盖板与钢管连接焊缝
空簧盖板与钢管连接焊缝的起弧位置从空气弹簧支撑梁盖板端部采用回焊法引弧焊接，焊接时沿着空气弹簧支撑梁盖板端部采用锯齿形运条方式焊接，焊枪角度与焊缝呈80-90°，焊缝宽度10-15mm，确保根部熔透。填充及封面焊时采用同样方式进行焊接，每道焊缝压覆前一道焊缝的三分之二。为确保空簧盖板端部焊缝熔透，将起弧位置打磨处理后，进行端部焊补处理[1]。
（2）筋板左右焊缝焊接
筋板左右焊缝焊接，焊接时将空簧盖板筋板左右焊缝调整至PC位置焊接，打底层焊缝从点固焊位置采用回焊法起弧焊接，沿着筋板采用半圆形运条方式焊接，焊枪角度与焊缝呈40-60°，焊缝宽度10-15mm；并且一次成型方式焊枪运至盖板背面焊缝，且在焊角处适当停留，确保背面夹角处熔合，采用同样方式进行1道填充焊。通过二轴转台调整至PA位置进行封面焊接，沿着焊缝采用锯齿形运条方式焊接。
（3）空簧盖板封头焊接
为确保封头焊位置气密性及便于封头打磨处理，需对空簧封头焊位置进行二次封堵处理。焊接前使用电动125砂轮机，将空簧封头三点交汇处进行打磨处理，打磨出金属光泽消除焊接缺陷。利用二轴转台将三道焊与筋板封头焊调成PA位置，依次焊接两道，焊接时电弧两侧稍作停顿。
2.2优化提升空簧内腔夹角焊缝工艺
空簧内腔夹角泄露主要因为三点交汇处根部未熔透和外观封堵不良造成的泄露，因此为消除此处试压泄露问题，重点对该部位进行改善。
（1）内腔夹角根部熔透改善
三点交汇处根部熔透性决定了焊缝气密性，因内腔空间狭小操作受限，三点交汇焊接质量控制难度较大，通过优化焊接方法改善三点交汇处质量。一是内腔焊缝焊接时利用二轴转台将构架空簧内腔焊缝调节成PA位置，起弧位置避开内腔夹角处采用回焊法开始焊接；沿着构架空簧内腔焊缝位置采用锯齿形运条方式焊接。二是先内腔焊缝打底，通过正面清根的方法，磨至背面焊缝为止后，再进行正面打底，其余填充及封面焊采用同样方式。三是各层道焊缝在交汇处要均需打磨处理后，再进行相邻焊缝焊接。
（2）内腔夹角焊缝封堵处理
为保障内腔夹角焊缝的气密性，在根部熔透的基础上，增加夹角处封堵处理，起到双层质量保护作用。三点交汇处恰好为各道焊缝起收弧位置，因此焊前对三点交汇处进行打磨清理，通过二轴转台将三点交汇处调整至PF位置，采用反复断弧方式进行堆焊。进行堆焊，确保与周围焊缝顺滑过渡[2]。
通过规范空簧盖板三点交汇焊缝的作业要领及优化空簧内腔夹角焊缝工艺操作方法，明确各细节处理要求，实现根部熔透及外观封堵处理双层保障，确保空簧封头位置及内腔夹角位置的焊缝气密性[3]。
3.结论
本文针对高速列车转向架气密性检测不良率较高等问题进行了研究，通过对现场生产观察分析及试压泄露构架焊修报告的统计，首先发现了影响焊接构架气密焊缝泄露的主要位置是空簧立板内腔夹角和空簧盖板封头焊缝。其次，从焊接工艺方法、人员操作和空簧单件气密性等几个方面考虑，分析出了高速列车转向架构架气室气密性焊缝泄露的原因。从上述原因出发，制定了空簧立板内腔夹角和空簧盖板封头焊缝位置容易泄露的预防措施，并最终降低了高速列车转向架气室气密性检测不良率，有效提高了生产效率和产品质量。
参考文献
［1］ 中国机械工程学会焊接学会．焊接手册(第三卷 焊接结构)［M］． 北京: 机械工业出版社出版，2001．
［2］ 周振丰.焊接冶金学(金属焊接性)［M］． 北京: 机械工业出版社出版，2002．
［3］ 孟庆森． 金属焊接性基础［M］． 北京: 化学工业出版社，2010．