高国星、谢元立、张晓峰，刘大明
中车长春轨道客车股份有限公司， 吉林省长春市130062
摘要：转向架质量决定铁路客车整体运行能力，为了提高转向架焊缝接头力学性能，降低焊接接头部位应力集中，对转向架构架焊缝进行TIG重熔优化方法。利用正确操作方法进行焊缝重熔改变焊趾位置形状而达到降低应力集中的目的。本文通过系统化分类对TIG焊接操作方法的优点、缺点进行对比，保证各类操作方法在实际生产中进行应用。
关键词：TIG焊重熔、接头性能、方法应用
1 引言
转向架焊接构架是高速动车组的主要部件，构架作为转向架主要承载装置，直接影响到高速动车组的安全行驶，随着动车组运行速度的不断提高，高速动车组转向架焊接构架所承受的动载荷明显增加；而焊接接头是构架中的薄弱环节，构架焊接接头的性能和可靠性对于高速动车组的运行尤为重要。因此，加强焊接操作手法、优化焊接工艺、提高焊接质量对高速动车组的安全运行有着十分重要的应用价值和现实意义。本文的目的在于浅谈一下焊工焊接操作方法对高速动车组转向架焊接质量提升的有益性和TIG焊电弧重熔工艺在高速动车组转向架构架制造中的应用。
焊接构架的损坏主要是焊缝的残余应力产生应力集中造成的，而焊缝的应力集中又与其几何形状密切相关。采用TIG电弧重熔焊缝，可有效减少焊缝与母材过渡处因几何形状突变而造成的应力集中，同时还可以消除咬边、刻槽等缺陷[3]，提高了构架性能，提高了构架的安全性能及使用寿命。而焊工在TIG电弧重熔中的焊接操作方法又对该条焊缝的焊接质量其到了很关键的作用，若焊接操作手法正确熟练，则焊接后的焊缝外观合格美观，并且焊接效果高，一次性通过率高。
2 焊缝重熔质量要求
如图1焊缝左侧M处焊趾未重熔，焊缝右侧N处焊趾进行了重熔，电弧重熔后过渡角θ和余高h明显减少。应力集中点在母材与焊缝过渡处，即焊趾处[5]。焊趾处应力集中大小取决于焊缝与母材的过渡角θ和焊缝的余高h，过渡角θ越小，余高h越小，应力集中越小。
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通过试验表明，为保证重熔质量，焊枪一般位于焊趾部位0.5～1.5mm处，并保持重熔部位清洁。在高速动车组转向架构架生产中,TIG电弧重熔工序一般安排在构架一次打砂后，这样即保证了在TIG电弧重熔前重熔部位的洁净，同时可更清晰的查出焊趾部位的焊接缺欠。
焊缝重熔区域如图2，其中B处为正确的区域，A区不正确。
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在重熔过程中发生熄弧时，一般推荐在焊道弧坑前6～8mm处重新起弧重熔。在TIG电弧重熔时，TIG焊炬摆动幅度不宜过大，微小的摆动有利于获得优良的重熔区域几何尺寸，使得重熔区域呈微凹型。如图2B所示，增大焊趾过渡圆弧半径能有效降低焊趾处应力集中，从而提高焊接接头的性能。
3焊接重熔技巧
在高速动车转向架构架交检时，多采用TIG焊对焊缝缺陷部位进行电弧重熔操作。现场焊接时，由于操作习惯不同，每个焊工采用的施焊方式可能都不同，焊枪行走路线是正月牙形、反月牙形或锯齿形，添丝方式也可能采用点加法或者连续添加法。
在实际构架交检过程中通过长期的观察，发现如果不注意不同缺陷或者焊缝采用的施焊方法的变化，很容易造成焊缝外观成型不良及内部质量等问题。通过长期的交检工作分别采用不同的施焊方法实践，进行总结，找出适合构架交检电弧重熔的施焊方法。
正月牙形的施焊手法，采用该方法焊缝成型良好，但在填充金属与焊缝缺陷连接处停留时间较，填充金属与连接处容易形成尖角，周边易引起夹杂或者出现未熔合等缺陷。采用正月牙形施焊手法焊接时，使用连续加丝往往能获得较为平整的焊缝，但不利于形成必要的焊角加强高。
锯齿形的施焊手法，采用该方法宜采用较小的焊接电流，并采用连续加丝的方式进行焊接。
反月牙形的施焊手法，采用该焊接方法焊缝成型美观，且焊接效率高，一般适合用在焊接的填充层焊接和盖面层焊接，也适用于焊缝的缺陷重熔修复。该焊接方法对焊工的技能要求比较高，易出现焊缝直线度低或者出现焊瘤等现象，该问题在焊接重熔修复中很好解决，焊接重熔修复一般不涉及到整条焊缝，所以不会影响焊缝的整体直线度；为不出现焊瘤可采用点加法进行添丝。
三种方法在转向架构架电弧重熔中均有用到，但较多的采用反月牙形施焊方法，它可以有效高效的完成电弧重熔操作。同时在实际的焊缝缺陷修复中，焊工的操作方法是多种焊接手法相互结合与交替使用，焊工在技能练习的时候掌握多种焊接操作方法，可有效的高效的完成焊接工作，还能很好的保证转向架构架焊接质量。
4 建议
(1)用TIG焊在接头的焊趾部位（过渡区）进行重熔，可使焊缝与母材之间形成平滑过渡，降低应力集中，同时减少该部位的微小非金属夹渣物，焊缝表面波纹细密，可有效地改善焊趾部位，因而使焊接接头的强度提高。
(2)TIG焊重熔技术具有成本低、劳动强度小以及大幅度提高焊接接头性能的特点。通过表面有限深度的重熔，改变了接头表面的几何形状使之圆滑过渡，因而减少应力集中，提高抗疲劳性能，提高了焊接件的使用寿命。
(3) TIG焊重熔施焊方法对焊缝质量有很大的影响，在焊工实际生产中总结出多种施焊方法，其中反月牙形施焊方法对转向架构架焊缝重熔焊接质量提升有较好的作用，适宜推广使用。
(4) TIG重熔技术成本低，效果好、操作简单、工作效率高和容易实现，适用于各种位置和场合进行修复。
参考文献
[1] TB/T 3316-2013 动车组转向架
[2] 赵静彬等．TIG重熔工艺对焊缝区残余应力的影响．焊接技术 2003
[3] 周振丰，张文钺．焊接冶金与金属焊接性．北京：机械工业出版社，1992