地鐵構架UT探傷焊縫質量控制研究

葛歡歡 郭文俊 孫正夏

摘要：本論文主要介紹了地鐵構架UT探傷焊縫質量控制的工藝改善方法。從組裝、調平、焊接及檢測方法等方面對焊接缺陷的原因進行深入分析，并根據分析提出了相應的焊接工藝改善方法，有效解決了地鐵構架橫梁與側梁對接焊縫UT探傷缺陷問題，極大提高了產品質量和生產效率。

關鍵詞：地鐵構架;V型對接焊縫;UT;工藝改善

0引言

不斷發展的社會需求催生了大量的新型軌道車輛產品，但同時也使車輛的安全運營問題面臨前所未有的挑戰 。隨著軌道交通的快速發展，對產品的質量要求越來越高，轉向架構架作為機車車輛行走部的骨架，起到關鍵的連接和承載作用，焊接構架結構復雜，焊縫質量直接影響列車運行安全，如何保證焊縫質量降低焊接缺陷是焊接工藝優化的關鍵 。當前地鐵構架UT探傷焊縫的缺陷主要為近板厚缺陷，修復難度極大，造成大量人力物力浪費，并對構架生產周期產生影響，該問題亟待解決。

1工藝現狀

地鐵構架UT探傷焊縫結構形式：板厚14mm對接焊縫，加墊板（筋板作為墊板使用），焊縫長度445mm，如圖1所示。首列平均每臺車UT探傷缺陷達到6.5筆，通過對缺陷位置、深度、類型等進行統計分析，發現缺陷主要集中在主橫梁與側梁組成銜接的對接焊縫上（共4條），缺陷深度90%以上在板厚13mm左右（近板厚），缺陷位置95%以上處于筋板拼接處及點固焊位置，缺陷類型95%以上為條狀（未熔合或裂紋）缺陷。

2焊接缺陷問題分析

針對UT探傷異常問題，對缺陷焊修過程進行跟蹤，對缺陷位置、深度、類型等進行統計。對組裝、調平、焊接過程進行全程跟蹤，對現場實際操作情況如組裝間隙、鈍邊、錯邊情況、墊板狀態、點固焊、焊道布置、工藝參數合理性等進行分析，最終得出影響焊縫質量的主要因素有以下三點。

2.1調平方式

側梁組成兩端壓型且板厚過大（14mm）、焊縫過長（445mm），焊縫組裝調平難度較大，點固后依靠錘擊方式進行調平，點固一端后依次順延點固。組焊后焊縫受力較大且應力無法釋放形成應力集中，出現點固焊開裂現象，如圖2所示。

2.2應力集中

主橫梁蓋板與側梁組成蓋板銜接的對接焊縫，墊板為主橫梁筋板，筋板三面焊接完成后成為一體，點固焊將蓋板與筋板連接，蓋板長直焊縫焊接時，蓋板焊縫無法自由伸縮，承受較大的應力，熔池金屬冷卻凝固時，極易造成點固焊及打底焊撕裂 ，如圖3所示。

2.3墊板間隙

主橫梁筋板為拼接而成，受板與板間倒角、間隙等因素影響，對接焊縫組裝后，墊板（筋板）局部會出現較大空隙（結構突變）情況，如圖4所示。焊接過程極易出現焊漏、焊穿、焊瘤缺陷。另外，打底焊焊道較窄，局部凹陷處電弧可達性較差，無法保證根部融合。

3焊接工藝改善

針對焊接中存在的問題，根據主橫梁與側梁組成結構特點，設計制作組焊調平工裝，降低調平勞動強度。針對UT探傷異常問題，通過采取優化組焊順序、增加蓋板與筋板間隙、組裝前對筋板拼接處進行預處理等措施，降低焊縫UT探傷缺陷，保證了焊縫質量并且提升了生產效率。

3.1改善調平方式

改善調平方式，利用杠桿原理設計制作專用組焊調平工裝，對焊縫進行微調，將需要調修的位置直接利用壓頭的作用力，將對接焊縫錯邊調至1mm內，機械調平降低了勞動強度并且有利于錯邊及平面度控制。

3.2優化組焊順序

為避免點固焊對焊縫質量的影響，機械調平后直接進行打底焊接，對接焊縫內無點固焊，打底焊一次完成，因點固焊導致缺陷概率降為零 ，有利于保證打底焊質量，焊接過程中釋放部分壓力，打底焊不會出現冷卻過程開裂情況。

3.3增加組裝間隙

在蓋板對接焊縫與背面筋板之間增加0.5mm間隙，增加間隙后蓋板焊縫與筋板分離，如圖5所示，焊接過程不受筋板約束能夠自由伸縮，釋放了焊接應力。另外增加間隙后，打底焊時可清楚觀察電弧打開熔池狀態，可獲得均勻背面焊縫成型。

3.4組裝前預處理

組裝前對筋板拼接處進行預處理，組焊前將筋板倒角和筋板拼接位置進行焊接預處理，焊接完成后進行打磨處理，如圖5所示，預處理后筋板背面平整無空隙及結構突變，降低了打底焊操作難度，有利于保證打底焊焊接質量。

4改善效果

從降低焊接缺陷入手，制作調平專用工裝，極大降低焊接組裝調平勞動強度。對現有焊接工藝進行優化，一是通過組裝前預處理及調平后直接進行打底焊接，有效保證了打底焊質量，二是增加組裝間隙，釋放了焊接應力，最終提高了對接焊縫UT探傷合格率，避免因焊縫存在缺陷進行焊修浪費的人力物力，提升了生產效率，保證了焊縫質量。

焊接質量對比：工藝改善措施制定后，進行構架焊接試驗，得到2個構架的UT探傷結果，1#構架對接焊縫0筆缺陷，2#構架對接焊縫2筆缺陷（深度4mm、6mm端部氣孔、夾雜缺陷），驗證結果近板厚缺陷0筆，改善措施在工序推廣后，地鐵構架對接焊縫UT探傷缺陷由原來的每臺車6.5筆降至1.2筆，達到了預期效果。

5結論

通過設計組焊調平專用工裝、優化組焊順序、組裝前進行預處理等措施成功解決了地鐵構架對接焊縫UT探傷合格率低的問題，有效提高了產品質量和生產效率，改善措施可為后期同類焊縫結構提供借鑒。

參考文獻

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