摘 要 論述了貨車零部件裂折與焊修工藝標準的關(guān)系 ,提出了保證貨車檢修質(zhì)量的建議。
關(guān)鍵詞 貨車 零部件 焊修工藝 標準
1 概述
近年來 ,貨車車輛的品種、制造質(zhì)量有了長足的進步。但由于選用材質(zhì)、制造工藝、運用工況等原因 ,零部件破損、裂紋等故障時有發(fā)生。許多故障嚴重地危及行車安全。在鐵道部公布的 2002 年鐵路行車事故案例中 ,因車輛故障造成險性以上事故共9 起 ,其中 3 起是由于配件焊修質(zhì)量不良造成的 ,見表 1。
筆者統(tǒng)計了錦州分局管內(nèi)各車輛段近年來在檢修中發(fā)現(xiàn)的重要配件裂損故障 ,見表 2。
表 2 中所列故障如不能及時發(fā)現(xiàn) ,均可導(dǎo)致列車顛覆 ,造成重大損失。分析表 2,各種故障均呈逐年上升趨勢 ,其中搖枕裂損 2003 年比 1999 年上升了 88.5%,側(cè)架裂損 2003 年比 1999 年上升了105%,制動梁裂損 2003 年比 1999 年上升了31.1%。其原因一是近年來在檢修中大量采用先進技術(shù)、先進工裝 ,使故障發(fā)現(xiàn)率大大提高 ,二是焊修工藝不完善 ,焊后重復(fù)裂紋。后者在調(diào)查的故障中占有很大的比重。鐵道部頒布的《鐵路貨車段修規(guī)程》第 2 章基本要求 2.2.13 裂紋及焊縫開裂時須清除裂紋 ,按規(guī)定開坡口焊修。鉚接、焊接技術(shù)要求及質(zhì)量標準須符合 TB/T2911《車輛鉚接通用技術(shù)條件》、TB/T1581《機車車輛修理焊接技術(shù)條件》。
第 5 章轉(zhuǎn)向架 5.1.2.1 鑄鋼側(cè)架彎角處橫裂紋不大于裂紋處斷面周長的 30%時焊修 ,焊波須高于基準面 2mm,焊后須進行熱處理。5.1.3.1 鑄鋼搖枕上平面、側(cè)面橫裂紋長度不大于裂紋處斷面周長的 20%,底面橫裂紋長度不大于底面寬度的 20%時焊修 ,焊波須高于基準面 2mm,焊后須進行熱處理。
TB/T1581《機車車輛修理焊接技術(shù)條件》規(guī)定:“施焊部位及兩側(cè)各10～20mm范圍內(nèi)應(yīng)清除水分、鐵銹、油污等雜物 ,但不影響焊接質(zhì)量的預(yù)涂底漆除外。焊接裂紋時 ,應(yīng)將裂紋徹底清除干凈 ,并根據(jù)板厚情況 ,將裂紋部位開出坡口 ,必要時 ,裂紋端部應(yīng)鉆止裂孔。焊前預(yù)熱:低碳鋼 <0.25%,母材厚<6mm,母材溫度低于 -5 ℃時應(yīng)預(yù)熱至 20 ℃以上。
焊接時熔化的金屬、熔渣和氣體之間進行著復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。一是焊接溫度高 ,陽極區(qū)熱力學(xué)溫度約 2600K,陰極區(qū)熱力學(xué)溫度約 2400K,弧柱區(qū)熱力學(xué)溫度約 5000～8000K。容易造成合金元素的蒸發(fā)與燒損。二是焊接過程短 ,焊接熔池從形成到凝固的時間只有 10s 左右 ,難以達到平衡狀態(tài)。三是焊接時有害氣體難免侵入熔池 ,形成脆性的氧化物、氮化物和氣孔 ,使焊縫金屬的塑性、韌性顯著下降。
與此同時 ,焊縫兩側(cè)一定范圍內(nèi)由于焊件受熱而發(fā)生組織變化的熱影響區(qū) ,亦應(yīng)受到相應(yīng)的重視。
2 貨車焊修存在的主要問題
2.1 焊前準備工作:限于修車條件 ,許多配件不能集中修理。工藝裝備的投入受到制約 ,以至于切坡口、鉆止裂孔、預(yù)熱等工藝要求得不到落實。
2.2 焊接設(shè)備:目前車輛段大部分仍使用手工電弧焊設(shè)備 ,在生產(chǎn)中 ,用電集中 ,電壓不穩(wěn) ,焊接電流波動較大 ,直接影響焊接質(zhì)量。
2.3 焊接工藝:由于沒有工裝卡具 ,對身體的穩(wěn)定提出了較高的要求 ,不同的焊接位置需要不同的姿態(tài) ,焊接時難度很大。加之起落弧不易控制 ,極易造成弧坑咬肉和焊不透。
2.4 焊后熱處理:鑒于設(shè)備條件 ,多數(shù)情況下 ,配件焊修后均不能進行熱處理 ,這就為配件運用后再次裂紋埋下禍根。
3 為解決上述問題 提出如下建議
3.1 重要配件應(yīng)集中修理
結(jié)合生產(chǎn)力布局調(diào)整 ,對側(cè)架、搖枕、車鉤、制動梁等重要配件應(yīng)實施集中修。這樣便于創(chuàng)造高標準修車環(huán)境 ,避免風(fēng)、沙、雨、雪等惡劣環(huán)境對焊修工作的影響;同時也可通過制造相應(yīng)的工藝裝備來滿足焊修工作對位置的特殊要求 ,如制造工作臺、胎具、卡具、翻轉(zhuǎn)臺、機械手等 ,以此來提高配件加修質(zhì)量。集中修實施的難點是運輸和備份 ,大部件和精密配件在運輸過程中應(yīng)予以保護 ,工作現(xiàn)場應(yīng)備有足夠
的儲備定量 ,以滿足修車需要。
3.2 重要配件應(yīng)采用專用埋弧自動焊或 CO2 氣體保護焊等焊接設(shè)備
埋弧自動焊是電弧在熔劑層下燃燒進行焊接的方法 ,焊劑是覆蓋焊接區(qū)的顆粒狀材料 ,在焊接時能熔化形成熔渣和氣體 ,對熔融金屬起保護和冶金反映的作用。焊接前 ,在焊件接頭上覆蓋一層 30～50mm厚的焊劑 ,并將焊絲插入焊劑中 ,是焊絲與焊件接頭處保持一定距離 ,當電弧引燃后 ,電弧產(chǎn)生的熱量使周圍焊劑熔化成熔渣 ,并形成高溫氣體 ,高溫氣體將熔渣排開形成一空腔 ,電弧就在這一空腔中燃燒。覆蓋在上面的液態(tài)熔渣和最表面未熔化的焊劑將電弧與外界空氣隔開 ,電弧鄰近的母材、焊絲和焊劑不斷地熔化 ,匯合成熔池 ,焊絲不斷地朝焊接方向送進 ,融池中的液態(tài)金屬也隨之凝固成焊渣。焊接中由于有一套機械裝置 ,從而保證了焊接的連續(xù)性 ,使焊接質(zhì)量得到保證。
埋弧自動焊在車輛修理中適用于心盤、車鉤等配件的焊修。
埋弧自動焊較之手工電弧焊有以下四個優(yōu)點:一是焊縫質(zhì)量高 ,由于焊劑對電弧有可靠的保護作用 ,防止了空氣的侵入 ,減少了空氣對焊接熔池的不良影響。并且埋弧焊時 ,焊接規(guī)范穩(wěn)定 ,焊縫的化學(xué)成分和性能比較均勻。二是焊接變形小 ,埋弧焊的熱量集中 ,焊接速度快 ,對焊縫的熱影響區(qū)較小。三是生產(chǎn)效率高 ,焊絲從導(dǎo)電嘴伸出的長度較短 ,這樣就可以使用較大的焊接電流 ,使單位時間內(nèi)焊絲的融化量顯著增加 ,從而提高效率。四是節(jié)省焊接材料和電能 ,由于焊劑的保護 ,金屬的燒損和飛濺顯著減少 ,也完全消除了手工焊中焊條頭的損失。由于埋弧焊的電弧熱量得到充分利用 ,所以單位長度焊縫上所消耗的電能也大為降低。
CO2 氣體保護焊是指利用 CO2 氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊 ,焊接時 ,在熔池上方的焊接區(qū)域形成一個氣罩 ,是熔融金屬與外界隔絕而得到保護 ,焊絲和 CO2 氣體由不同的機構(gòu)連續(xù)地送入焊接區(qū) ,便于實現(xiàn)自動化。 CO2 氣體保護焊適用于側(cè)架、搖枕、制動梁等配件的焊修。
3.3 焊后熱處理
車輛配件多為低碳鋼 ,以鑄鋼居多。在焊修時 ,將會產(chǎn)生一定的焊接應(yīng)力 ,這是造成焊后再次裂紋的隱患。因此 ,應(yīng)采用熱處理方式消除焊接應(yīng)力。
鋼的熱處理是采用適當?shù)姆绞?,對鋼進行加熱、保溫和冷卻 ,以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理可以有效的消除焊接應(yīng)力。
熱處理分為普通熱處理和表面熱處理 ,普通熱處理又分為退火、正火、淬火和回火。根據(jù)熱處理工藝的特點 ,車輛配件消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)采用去應(yīng)力退火或正火。
去應(yīng)力退火將工件加熱到 500～600 ℃,保溫后隨爐冷卻到 200～300 ℃,出爐空冷。由于加熱溫度低 ,鋼內(nèi)組織基本上沒有變化。
正火的加熱溫度比退火要高 ,保溫后出爐 ,空冷。正火冷卻速度稍快 ,得到的組織較細 ,強度和硬度稍有提高 ,正火操作簡便 ,生產(chǎn)周期短 ,成本較低 ,易于車輛段生產(chǎn)。
目前 ,許多車輛段對心盤、車鉤等配件采用了焊后熱處理工藝 ,但對側(cè)架、搖枕、制動良等配件均未進行焊后熱處理 ,給行車安全埋下了一定的隱患 ,因此 ,建議研制開發(fā)專用熱處理設(shè)備 ,滿足運輸生產(chǎn)的需要