李光辉 钱瑶
(中车南京浦镇车辆有限公司，江苏 南京)
摘要：根据CR300AF型动车组端部底架B级焊缝的结构特点，从焊材的选用、焊接参数的制定、焊接过程的实施、产品的检验等各环节进行概述，详细的介绍了该处焊接生产制造工艺。经对产品的理化分析，验证该焊接工艺可保证动车组车体B级焊缝的质量要求。
关键词：动车组；车体；CPB级焊缝；
CR300AF型动车组为国家新近自主研发的一款最高运行时速为250km/h的“复兴号”动车组列车，车体采用通长的大型中空铝型材焊接而成的筒状结构，主要由底架、侧墙、车顶、司机室结构、端墙、设备舱等组成。其中底架为主要承载结构，而端部底架作为连接两端车钩的部分，在车辆牵引及制动等运用环境中承受的应力最大，车体仅有的焊缝质量等级最高的CPB级焊缝就位于端部底架。
1.产品结构特点
CR300AF型动车组车体B级焊缝位于端部底架枕梁与牵引梁三角筋板区域，每个端部底架共4条，该三角筋板起着连接枕梁与牵引梁的补强作用。三角筋板为12mm厚铝板，两侧及正反面均带有坡口，枕梁及牵引梁为铝型材。
2.焊接工艺的制定
2.1焊接工艺研究用母材及焊材的选择
CR300AF端部底架各部件均为铝型材或铝板，其中三角筋板材质为6082-T651，牵引梁及枕梁材质为6005A-T6，其化学成分如表1所示，力学性能如表2所示。根据焊材选用等强匹配原则，最终确定焊丝牌号为：ER5356[AlMg5Cr(A)], 直径φ1.2mm。
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2.2焊接工艺规程的制定
设计结构该处焊缝的接头形式见图1。三角筋板与牵引梁及枕梁进行双面焊接，正面为PA位置焊缝，反面为PB位置焊缝，其中正面8mm熔深且焊角厚度6mm，反面4mm熔深。
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3.焊接制造过程
为预防焊缝气孔缺陷，需采取工艺生产过程中的综合技术工艺措施，特别是要彻底清理填充焊丝和待焊零件的表面状态，最好采用“三光”（光洁、光滑、光亮）的填充焊丝。为预防焊接裂纹缺陷，需选择化学成分合适的填充焊丝、合理的焊缝接头形式及适宜的焊接工艺参数，减小产品设计结构因素及制造工艺因素形成的约束度。为保证焊接质量，通过改善焊接接头的性能，消除焊接接头的应力集中，可消除焊接制造过程中的焊接缺陷，特别是未焊透、裂纹的。
3.1焊前准备
（1）在焊接作业前，须检查确认焊接设备和工装处于正常工作状态。焊接前应检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否干净。同时要特别注意检查焊机喷嘴的实际气流量和气压表的实际压力。
（2）焊工用环保清洗剂对焊缝周围 (20～30)mm 范围内彻底清除表面水分和油污，用洁净的不锈钢丝轮打磨均匀，去除氧化皮，打磨后要有均匀金属光泽。
（3）在焊接作业前，须根据图纸检查来料或部件的重要尺寸、形位公差，焊接坡口满足工艺要求。
（4）使用引（收）弧板，其材料与焊接制造所用材料必须属于同一组别，厚度与焊接制造所用材料厚度近似。引（收）弧板须有足够的长度，以保证焊缝开始和结束时产生的不均匀性包含在引（收）弧板内。拆除引（收）弧板时严防损伤工件。
3.2焊接过程
（1）正确组装零部件，要求根部间隙为（0～1）mm，先进行定位点固，定位焊接的条件应与正式焊接的条件相同，定位焊接原则上应在待焊部位内进行，应满足和正式焊缝相同的质量要求。
（2）预热温度及层（道）间温度，预热温度80℃-100℃，层间温度控制在70℃-90℃，严禁使用风冷和水冷方式对焊缝进行快速冷却。
（3）按焊接参数进行焊接，筋板两条正面焊缝应一次焊接完成，中间禁止停弧。后续焊层（道）焊接前去除前道焊层（道）的表面黑灰，须在后续焊接之前去除可见的缺陷。焊工翻转焊接翻转胎180°后，对焊缝进行清根处理，进行反面焊接。
4. 检验结果及分析
4.1 外观检查
该处焊缝按照ISO 10042 B级焊缝的缺陷极限对焊缝进行外观检查。目视检测前应将焊缝表面清洁干净，无黑灰、飞溅、杂质等。部件表面的照明度至少为350Lx，建议为500Lx，直观检验将眼睛充分接近受检表面不大于600mm，与平面视夹角大于30°，可使用辅助光源进行目视检查。通过检查，焊缝外观成形良好，未出现裂纹、未焊透、连续咬边、焊瘤等缺陷。
4.2 探伤
根据CPB级焊缝图纸要求，需对该处进行射线探伤及表面渗透探伤，射线探伤按照ISO 10675-1执行，表面渗透探伤按照ISO 23277-2X标准执行。经检查焊缝表面及内部缺陷均未超限，符合要求。
4.3 理化分析
4.3.1宏观金相检测
经多次焊接工艺试验验证，采用以上焊接参数焊接的焊缝表面成形良好，截取宏观试样。试样焊缝表面成形圆滑饱满，宏观断面熔合良好。
4.3.2力学性能检测
经过力学性能检测，焊缝抗拉强度高于母材，且断裂位置为母材，满足标准规定要求。弯曲试验检测均无明显缺陷，符合标准要求。
5 结束语
综上所述，经过对产品焊缝进行外观检查、表面及内部探伤及理化分析，焊缝表面成形良好，表面及内部无焊接缺陷。经理化验证焊缝的宏观金相及力学性能均满足相关要求。以上焊接工艺可应用于CR300AF型动车组端部底架B级焊缝的生产制造。
参考文献：
[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册[M].3版.北京：机械工业出版社，2008.
[2]周万盛，姚君山.铝及铝合金的焊接[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3]贾安东，焊接结构与生产[M].2版.北京：机械工业出版社，2006.
作者简介：李光辉（1988- ），男，工程师，本科。