地铁铝合金端部件牵引梁焊接缺陷 排好版的11(1) - 图文

浅论地铁铝合金端部件牵引梁焊接缺陷的控制方

法

单位：株洲联诚地铁 姓名：唐新明

摘要：焊接是安装工程中一项重要的工序,焊接过程中由于种种因素的影响容易产生各种类型的焊接缺陷。焊接缺陷的存在会直接危及整个结构的质量。因此,将焊接接头缺陷控制在允许范围内，满足焊接工艺的要求是焊接操作人员应尽的责任。常见的焊接缺陷主要有外部缺陷、内部缺陷及焊接缺陷等。

下面，就以我公司端部件车间牵引梁的缺陷为例，对牵引梁在组焊时出现的焊接缺陷予以介绍。

关键词：不锈钢夹杂物 焊缝气孔 球状未熔合 一、前言

牵引梁是端部结构的重要组成部分，其焊缝质量直接关系着整个端部结构质量。从2012年6月份以来牵引梁型材组焊（10DV）焊缝批量出现夹杂、未熔合、气孔等缺陷，焊缝合格率严重偏低，以至于严重的影响了端部结构生产进程。鉴于此问题的严重性，在事业部相关部门协同下组成了牵引梁焊缝质量攻关小组，对牵引梁焊缝不合格的原因进行攻关。

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①、 操作人员：张敏、彭俊、唐新明、胡国辉 ②、试验地点：出口车间、地铁机器人施焊区； ③、试验时环境湿度：59.5%～64.5%RH；

④、焊接设备：部件二班手工焊机HJ-046、015、016，IGM机器人、ABB机器人；

⑤、焊接垫板：型材用不锈钢垫板、翼板用永久垫、陶瓷垫。 1、问题归结：

牵引梁10DV焊缝经拍片（RT）检测批量不合格，主要缺陷为焊缝存在夹杂、未熔合和气孔超标（焊缝中气孔的分布面积超过3%）。 2. 问题分析

2.1 焊缝夹杂

①、焊缝中的夹杂主要为不锈钢夹杂，集中于起弧端，牵引梁焊缝正面打底时，背面需要加不锈钢焊接垫板，由于起弧的电流比正常的焊接电流大50%，起弧端仅距牵引梁端边过近，距离只有0∽20mm,起弧时由于热量过大，将不锈钢焊接垫板融化渗入铝合金熔池中形成夹杂，同事进行背面清根操作时,清根深度为10∽11mm,缺陷未完全清除,进行渗透(PT)检测时操作不规范，未能发现夹杂,致使夹杂残留于焊缝中。

②、不锈钢夹杂物形成后，最重要的掌握在清根方法上，如清根不到位，PT也无法显像出来，焊接完成产品RT显示如图1所示，但这种缺陷用UT无法检测出来。

2.2 焊缝中存在气孔：

①、近段时间株洲的天气较潮湿，牵引梁型材存放的区域无法控制温度，表面粘附有水气，焊前预热时间不够，水分未完全蒸发，焊接时产生气孔；

②、引弧板表面未进行抛光，预热温度过低；

③、牵引梁焊接区域离大门过近，大门打开过于频繁，造成内外空气对流，导致牵引梁焊接区域的湿度超过焊接允许的湿度； ④、空调压缩机2台处于修理状态，空调系统无法有效的控制厂房的温、湿度；

⑤、焊接设备如送丝软管、导电嘴的表面不清洁，保护气体流量不够；如图2

2.3 未熔合

①、操作者在焊接翼板时，在焊道中间部位停弧，尾端间隙过小，造成未焊透；焊接中因飞溅形成的焊瘤球总停留在熔池前端，间隙过小飞溅球不能前行而熔在焊缝金属内造成半圆形的未熔合。

②、牵引梁型材在装配时，装配间隙大小不一，再加上焊工焊接完一道焊缝后，钳工没对焊缝中凸起或咬边的地方进行打磨，随后焊工一次性焊接完这是导致焊缝产生未熔合的次要原因。如图1所示：

3. 解决办法 1、焊缝夹杂

①、为了防止夹不锈钢：1、装配间隙不能太大，控制在3∽4mm，间隙超过4mm后焊接时无法做到推动熔池往前走，弧柱会直击到不锈钢焊接垫板上，使部份不锈钢垫板熔化，造成钝边两侧形成铝合金和不锈钢的混合物，两条混合物相隔6mm∽7mm；

②、预热温度不能太高（≥120℃）（L358），采用不锈钢做焊接垫板的时候，如果预热温度过高，铝合金的线膨胀系数约为不锈钢的两倍，焊接时操作失误（带动熔池金属使其覆盖在不锈钢焊接垫板上，而不是电弧直击在焊接垫板上），使大量的热量直击在不锈钢垫板上，大量的铝金属和不锈钢金属混合在一起，在冷却过程中收缩的不一至，可能会使焊缝开裂。

③、牵引梁加垫板焊接完后，清根处理非常重要，要准确的去除夹有杂质的焊缝，沿打底焊缝的熔合线往母材方向两侧各清铣2mm，横向清根相对深度方向的清根更为重要，只要熔合线上的夹杂物清理干净，最后清根深度只要控制在12∽14mm间焊接的焊缝基本合格。

2、焊缝中存在气孔：

①、针对近段时间株洲的天气较潮湿，牵引梁型材存放的区域无法控制温度，表面粘附有水气。焊接前对≥8mm厚的焊缝进行预热, 预热温度控制在80℃--120℃。

②、引弧板点焊前进行清洗、抛光，抛光区离焊缝不少于2cm。

③、焊接区域内不能有无穿堂风。

④、焊接现场环境控制，温度不低于5℃、湿度不能超过65%，温度和湿度超标时应立即停止焊接，严禁动焊。

⑤、气体流量控制在18-25之间，新换的气体先放掉一点。 3、未熔合

①、焊接翼板时更改焊接工艺顺序，起弧位于中点，由中间向两侧焊接，保证两端的焊接质量，中间部位会机加工去除。

②、牵引梁型材在装配时，装配间隙起弧端控制在1.5到2mm之间,收弧端控制在2mm到2.5mm之间。焊工焊接完一道焊缝后，钳工没对焊缝中凸起或咬边的地方进行打磨，方可进行下一道焊接。

综合措施

3.1请工艺现场技术员对牵引梁组焊工装进行改造，便于工人装配和焊工进行焊接操作；

3.2焊接监理、技术员现场指导及监控员工的清根操作，清根深度为12mm,PT检测确认无缺陷进入下道组焊工序；

3.3 由大部件二班班长负责卷闸门的关闭，规定每天下午16：00打开卷闸门进行统一领气，其余时间不得打开卷闸门； 3.4 操作员焊前加强焊接设备的清理，包括对送丝软管、导电嘴的清理，焊接监理将此项点纳入日常巡查项点；

3.5将牵引梁型材的焊缝由机器人焊接改为手工MIG焊焊接; 3.6 对所有牵引梁翼板焊接采用手工打底、机器人填充、盖面。 4. 改进结果

4.1已完成对牵引梁型组焊工装进行改造，增加了机器人的行程,引收弧可达到30mm;

4.2 牵引梁型材背面焊缝清根后，用焊缝高度尺检测，清根深度达到12∽14mm后,再进行PT检测，无缺陷后进行后续焊接；

4.3已对卷闸门贴好标识“禁止随意开门”，由大部件二班班长负责卷闸门的开关，规定每日16：00开门进行领气，领气后立即关门；

4.4 所有的牵引梁型材焊缝采用了中间向两头焊接的焊接顺序，如取一端的（除马车外）可由F6A（起弧）作直线焊接到F6B（收弧）,取收弧端。

4.5 针对牵引梁翼板手工打底焊后，因焊接速度造成的焊缝出现沟槽，影响自动焊填充，形成全线或部分未融合现象，采取在手工焊打底后，用铣枪将焊缝全线修磨平整，再用机器人填充、盖面。

4.6操作员工每天早上焊前对送丝软管、导电嘴的清理，焊接监理每日对此项点进行检查；

总结：经过上述措施实施后，牵引梁焊缝的焊接缺陷明显减少，拍片检测如下：

攻关(6月17日)前后牵引梁型材焊缝的合格率对比：

时段 6.1∽6.10 6.11∽6.16 6.17∽6.30 6.1∽6.30 7.1∽7.合格数 44 14 48 106 157 不合格数 16 1 7 24 13 总数量 60 15 55 130 170 合格率 73.33% 93.33% 87.27% 81.53% 92.35% 五、结束语

通过此次质量攻关，总结了一些惯性、批量、重大的质量问题，并分析了问题产生的原因，从这些问题的产生根源暴露出一些值得关注的问题：（一）、工艺文件对关键项点规定不够明确，对操作的指导性不够；（二）、过程控制不到位，批量、反复出现的问题未能及时发现、控制；（三）对员工的技能、质量意识培训不到位，员工对产品的重要性认识较模糊；（四）现场操作对环境要求很高，但我事业部在达到恒温状态还存在一定的困难，遇到天气不好时，湿度往往达不到要求，从而影响焊接质量，影响生产进度。

针对此次牵

参考文献：

1、《EN15085焊接体系标准》

2、《焊接工艺》 3、《焊接结构生产》 4、《高级焊工技能培训》

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