浅谈低地板地铁车辆结构中关于HV50°坡口T型接头的焊接

孙宏宇

摘 要：随着不锈钢城市轨道交通的快速发展，车体钢结构形式也发生了很大变化。在沈阳浑南、武汉东湖低地板不锈钢车体中有部分结构采用了无钝边、无间隙的T型接头全熔透焊缝。本文根据不锈钢脉冲焊接的特点，系统地对HV50°坡口T型接头焊接过程中基于原接头形式的焊接工艺改善及操作方法做以阐述。

关键词： HV50°坡口 T型接头 脉冲MAG焊

引言：

不锈钢材料以其耐腐蚀能力强，强度高，使用寿命长在我国铁路轨道车辆生产中得到广泛应用，2002年，中车长春轨道客车股份有限公司率先建成了国内第一条不锈钢车体自动化生产线，并且不断地结合国际先进技术，自主开发了100%低地板不锈钢城市轨道交通电动车组，与传统的城市轨道交通客车相比，100%低地板城市轨道交通客车无需设置专用站台，极大地方便了乘客上下通行；无需建设封闭线路，轨道可直接铺设在路面上，转弯半径小，可在城区狭小地带穿越，易于城市规划，工程造价仅为地铁的1/5；环保性更好，噪音低。100%低地板车体钢结构与传统城市轨道交通客车车体钢结构有了很大的不同，按照欧洲设计要求，车体钢结构部分部件采用开单面HV50°坡口，全熔透的焊接工艺，它的优点在于此种接头形式能增加焊缝的有效工作面积，能承受车辆运行过程不断变化的冲击载荷，延长钢结构的全使用寿命周期，但在实际生产中，此种特殊焊接接头形式易出现焊缝根部未熔合和侧壁未熔合，相比传统的T型接头，此种特殊接头易出现焊缝根部未熔合和侧壁未熔合等焊接缺陷，产生缺陷的焊缝将对车体钢结构整体强度产生不利影响，焊接工艺与操作方法成为制约生产的难点，难于操作，采取什么样的焊接工艺和操作方法成为制约生产的难点。

1产生不熔合焊接缺陷的原因分析

1.1运枪方法不当

通过对理化检验结果的研究与分析，运枪方法不当是产生未熔合的原因之一，在生产中操作者打底焊时为减少后续盖面焊的填充量，习惯采用往复运枪，拉长焊丝干伸长度，增加打底焊缝高度，这样易造成熔池体积增加，加热面积过大，热量分散，造成焊缝根部熔深变浅，盖面焊时习惯采用传统的锯齿形运枪法，但此种运枪方法锯齿与锯齿之间有一定间距，造成了侧壁未熔合的现象产生。

1.2焊接参数不正确

焊接参数不正确，焊接电流大多在220A-230A之间，焊接电流过小，熔深变浅，根部容易产生未熔合，焊接电压多在20-22V之间，焊接电压偏大，焊道宽而平坦，容易产生未熔合。

1.3熔滴过渡形式选择不恰当

在熔滴过渡形式中多采用短弧过渡形式，短弧过渡熔滴熔深较小，在焊接规范采用相对较小的情况下容易根部未熔合、侧壁未熔合的情况。

2基于原接头形式的焊接工艺改善

2.1采用脉冲焊接

经过测量料件坡口角度为50°，坡口钝边为0mm，在坡口往上1.5mm处钝边厚度为0mm、0.2mm、0.3 mm、如图

在焊接操作上，8mm厚板材焊接需要2层2道完成，由于此种无钝边坡口处板厚较薄，如果采取第一层打底焊单面焊双面成型熔透技术，这样就可以避免根部不熔合现象的产生，全熔透焊接的关键是打底焊，而要实现背透成型1.5-2mm焊丝必须在打底时将立板坡口根部熔透。由于脉冲焊接对熔池具有强烈的搅拌作用，可以有效地克服打底焊时产生的根部未熔合现象，因此焊接时采取脉冲焊接。

2.2脉冲焊接的优点

脉冲焊接时，电磁收缩力影响增大，此收缩力使焊丝液态端部收缩，提高了收缩位置的电流密度，增加了收缩力，最终使熔滴过渡，收缩效应以电流强度平方的形式增大，实现一个脉冲过渡一个熔滴，其熔化效率提高约25%，增加焊缝熔合程度，有效减少焊逢未熔合缺陷的产生。

3改善焊接参数与运枪方法

3.1改善焊接参数

针对8mm厚的钢板，采用脉冲焊接工艺，通过对此种HV50°坡口T型接头焊接试件的多次焊接试验，对焊接电流、焊接电压、焊接速度等工艺参数不断进行调整，选出焊接效果最佳的一套参数。最后，确定了HV50°坡口T型接头脉冲焊接最佳工艺参数，第一层电流250A、电压19V、保护气体97.5Ar+2.5CO2；第二层电流255A、电压20V、保护气体97.5Ar+2.5CO2

3.2改善打底焊时运枪方法：

打底焊接时采用直线运枪焊法，这样可以使熔池体积较小，使电弧热能集中击穿根部钝边最薄处形成背透。

3.3改善盖面焊时运枪方法

采用斜椭圆运枪盖面法，传统的锯齿形盖面运枪方法在盖面时与板侧壁产生的是点结合，不能够对侧壁进行有效的热输入，所以产生侧壁不熔合现象。对于此种接头形式采用斜椭圆运枪盖面法，起弧后作斜椭圆运枪，焊枪在立板侧壁及平板作短暂停留，确保侧壁及平板熔合良好。

4结论

通过我们大量实验，通过对焊接工艺和焊接方法的改善，针对100%低地板车辆车体钢结构中的HV50°坡口T型接采取采用脉冲MAG焊（97.5Ar+2.5CO2%），第一层打底焊单面焊双面成型熔透技术工艺，运用斜椭圆运枪盖面法，焊后通过严格的理化检验金相全部合格，攻克了此种无钝边、无间隙的T型接头全熔透焊缝这道难题。

参考文献：

1.王洪光，焊接原理与工艺；

克莱德工艺技术规范；