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标准动车组转向架构架侧梁组成

发表时间：2021/7/8 来源：《基层建设》2021年第12期作者：万国龙詹发福张作仁

[导读] 侧梁组成是转向架构架的重要承载构件，对于焊接构架来说，焊缝位置就是其薄弱处，长期以来，公司主要采用超声波探伤的检测方式来确认焊缝质量

        标准动车组转向架构架侧梁组成
        焊接缺陷成因分析与改进措施的探究
        万国龙詹发福张作仁
        中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266100
        摘要：侧梁组成是转向架构架的重要承载构件，对于焊接构架来说，焊缝位置就是其薄弱处，长期以来，公司主要采用超声波探伤的检测方式来确认焊缝质量。但由于焊接过程的复杂性和人为因素的随机性，导致侧梁组成焊缝探伤缺陷较多。笔者通过现场调研和对探伤数据统计分析，找出了焊接缺陷的产生原因，并采用了适当的预防措施。经实践证明，侧梁组成焊缝探伤缺陷数量得到了有效的改进，使得侧梁组成的一次探伤合格率有了较大的提高。
        关键词：探伤合格率；侧梁组成；焊接缺陷；超声波探伤

        1引言
        侧梁组成为箱型结构，其上焊缝主要为长直焊缝，是转向架的重要承载构件，其结构见图1。侧梁组成采用焊接方式连接，工艺主要为内筋组焊和外体机械手焊接，具有加工余量小、结构轻巧的优点。但是焊接过程金属受热再结晶，所以极易在再结晶过程中，产生热裂纹、应力集中和热变形等焊接缺陷，影响焊接结构的性能。同时，侧梁组成焊接量较大，导致侧梁组成产生扭曲变形及收缩变形，极易引起侧梁组成产生焊接缺陷。
        目前，转向架侧梁组成的焊接采用熔化极气体保护焊，根据工艺要求对焊缝周围20mm范围焊前处理，避免水分、铁锈、油污引起的焊接缺陷，然后再进行焊接作业。在焊接过程中，熔接的钢板表面被加热到熔融状态，并与填充的高温熔融态焊材充分结合冷却结晶而成为一体。为了避免焊接缺陷，在焊接完成后一般要求对重要的焊缝进行磁粉探伤（以下简称MT）或超声波探伤（以下简称UT）。
        2 问题的提出
        侧梁组成作为转向架构架的主要承载结构，质量的控制一直是比较严格的，尤其是焊缝的表面质量和内部质量，包括对焊接缺陷等级的控制。但由于焊接过程的复杂性和人为因素的随机性，导致侧梁组成焊缝探伤缺陷较多。这无论是对产品的生产进度，还是对产品质量成本的控制都带来了较大的影响。
        笔者自 2019年2月1日～3月31日，通过对两个月的探伤数据统计，完成了侧梁组成对接焊缝UT探伤缺陷类型和数量的梳理，具体见表1。

表1 标准动车组侧梁对接焊缝探伤缺陷统计表

统计时间段	侧梁组成	探出缺陷侧梁数	侧梁UT检出焊接缺陷类型和数量	侧梁对接焊缝 UT一次探伤合格率
2月	624根	80根	65根未熔合；6根气孔； 3根层间夹渣；4根收弧裂纹；2根其他缺陷。	87%
3月	856根	130根	110根未熔合；7根气孔； 4根层间夹渣；7根收弧裂纹；2根其他缺陷。	85%
共计	1480根	210根	175根未熔合；13根气孔； 7根层间夹渣；11根收弧裂纹；4根其他缺陷。	86%

        由上述统计信息可知，在2019年2月1日～3月31日两个月内，共生产侧梁组成1480根，存在UT探伤缺陷的侧梁组成共210根，探伤合格率为86%，主要缺陷类型为焊接未熔合，其次为气孔、收弧裂纹及层间夹渣缺陷。
        3 原因分析
        3.1点固焊处于焊缝起弧、收弧处，点固焊清理不彻底。
        3.2由于该处侧梁组成焊缝长度较短，焊缝起弧、收弧焊接参数不稳定。
        3.3由于生产紧张，为了赶生产进度，个别操作人员焊缝层间清理不彻底。
        3.4操作人员站在工件正方位置进行焊接作业，焊接操作视野狭小。
        3.5操作人员离开侧梁内筋组焊焊缝较近，身体无倚靠，焊枪摆动不稳定。
        3.6由于无法有效控制焊丝的伸长量，导致焊接电流、电压无法控制。
        4 改进措施
        4.1 将对接焊缝点固焊位置改为非对接焊缝区，避免因点固焊清理不彻底而导致焊缝根部熔合不良的焊接缺陷。
        4.2 优化操作人员的焊接位置和操作手势，在进行侧梁组成对接焊接时，改变侧梁组成焊接位置，由原来的平焊位，逆时针旋转10°（见图1），形成略微向上倾斜的焊位。同时，焊接时，作业人员不要站在侧梁内筋对接焊缝的正面，而是站在对接焊缝的侧面进行焊接，改善施工人员视野（见图2）。将焊枪的角度调整为与焊件呈80°的状态（见图3）。
        上述焊接姿态减少了熔池的流动，使得作业视野宽阔，便于观察熔液的流动性和熔合性，同时可有效的控制焊丝的伸长量。