A型地铁侧梁密封焊缝焊接工艺优化

杨敏杰　贾荣辉　商浩　郭文俊　齐至亮　王一霖

摘 要：A型地铁侧梁是转向架焊接构架的重要组成部分，侧梁内腔作为空气弹簧气室对焊接质量及其密封性有着很高的要求。常规焊接工艺下，侧梁外体焊缝局部位置受到未熔合等缺陷影响，常导致密封试验不合格、人工返修工作量大，这不仅影响了产品质量，还约束了生产效率的提升。通过对密封焊缝的焊接工艺优化，明显提高了A型地铁侧梁密封试验合格率，改善了产品质量，生产效率大幅提升。

关键词：A型地铁；密封焊缝；焊接工艺；正点率

中图分类号：U270.6 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.124

地铁作为城市交通的重要组成部分，因其运输量大、运行速度快和正点率高等优点，已经成为城市交通的骨干力量。转向架作为地铁车辆中最为重要的部件之一，其质量直接决定了地铁运行时的稳定性、舒适性和安全性。

A型地铁侧梁作为空气弹簧气室是转向架构架的关键部件，为了确保焊接构架质量和安全性，必须使侧梁外体焊缝具备优良的密封性。但在常规焊接工艺下焊接完成后，侧梁密封性试验的合格率仅为60%，需要大量的人工返修，严重影响了生产效率，难以保证优良的密封质量，因此，需要通过优化焊接工艺解决当前的问题。

1 现状描述及原因分析

1.1 常规焊接工艺

A型地铁侧梁气室由上下盖板、腹板和堵板焊接密封形成的箱型腔体，常规焊接工艺焊接顺序为：堵板和腹板焊缝→堵板和盖板焊缝→腹板和盖板焊缝。分步焊接后，腹板分别和盖板、腹板所形成的3条焊缝最终交汇于一点，如图1所示。

1.2 密封性试验结果

焊接后的侧梁须分别通过水压试验和气压试验来检测其密封性。不合格侧梁在试验过程中的水分或气体的泄漏都将导致保压值降低，通过标记泄漏位置可以定位焊缝缺陷。经过分析研究发现，缺陷位置主要集中于侧梁外体打底焊接接头位置和腹板、盖板、堵板的三焊缝交汇位置，统计结果中因焊缝交汇位置缺陷而导致失压的概率占98%.此外，2%的失压率是由外体焊缝打底接头缺陷所导致的。

1.3 原因分析

1.3.1 焊缝交汇位置缺陷

腹板坡口钝边量为0～1 mm，上盖板与腹板组装后间隙仅为0.5～1 mm，组装间隙狭小，导致腹板和盖板的焊缝打底焊接时无法与梁体内部的堵板、盖板、腹板三者的交汇焊缝形成有效熔合，此状态下的未熔合是造成密封性试验不合格的主要原因。

1.3.2 外体打底焊接接头缺陷

侧梁外体焊缝接头形式为单边V形坡口，但盖板与腹板两者母材厚度差较大，焊接过程母材受热不均匀，导致焊接接头位置的未熔合，造成密封试验不合格。

2 解决措施

2.1 三焊缝交汇位置

针对外体焊缝与内部交汇焊缝的未熔合缺陷造成的试验失压问题，通过以下工艺手段进行优化：①研磨与堵板相接位置的腹板坡口以增大组装间隙，研磨深度为3 mm，坡口长度为20 mm，如图2和图3所示；②对于焊缝堵板与盖板焊缝，从距离焊缝端部10 mm位置引弧，目的是保证焊缝的充分熔合，使充分熔透组装间隙，如图4所示；③对熔透至梁体外部的熔敷金属进行打磨清根，如图5所示；④完成梁体外侧焊缝打底，使外体焊缝与堵板内部焊缝充分熔合，保证密封质量。

2.2 外体焊缝打底接头位置

因侧梁外体焊缝打底接頭缺陷造成的试验不合格，可通过以下工艺改善：①焊接之前先将打底接头进行打磨，打磨形状与坡口一致；②引弧点距离上一道焊缝接头10 mm，压覆底层焊道；③焊接时焊枪呈锯齿形摆动，适当延长在盖板侧母材的停留时间，如图6所示；④焊后将接头打磨平整，如图7所示。

3 结束语

本文通过优化A型地铁侧梁气室的密封性焊缝焊接工艺，使密封试验合格率由60%提升至100%，有效抑制了焊接缺陷的产生，使产品质量大幅度提高。同时，密封试验合格率的提升在很大程度上减少了人工返修工作量，生产效率得到了明显提升。

〔编辑：张思楠〕