0 引言

蓄电池电力工程车的枕梁是底架与转向架连接的部位，是电力机车车体上的重要承载部件［1］。枕梁焊缝质量的好坏直接影响机车运行的安全与稳定。

目前，车间生产工程车枕梁完全采用松下公司的CO2焊机进行人工焊接，存在劳动强度大，作业时间长，生产效率低，焊后打磨量大等缺点。而且手工焊接造成的焊接接头较多，焊接质量不稳定［2］。机器人焊接因其生产效率高，焊接质量良好，被越来越广泛地应用于制造行业。因此，对工程车枕梁采用自动焊接工艺势在必行。

1 工程车枕梁结构及质量要求

工程车枕梁主要由上盖板、下盖板、立板、簧座、圆筒、过线梁、U形槽及肋板等部件组成，其具体结构如图1所示。

 

  

图1 工程车枕梁结构

考虑到机器人自动焊时要求的空间位置和可达性，可以采用自动焊接的焊缝有两处：一处为枕梁下盖板与圆筒之间的接头，焊缝形式为13HY，焊缝质量等级为CP C1，检验等级为CT 2，即需进行100%的外观检测、表面检测和磁粉探伤，焊缝细节如图2a所示；另一处为立板与枕梁上盖板、下盖板之间的T形接头，焊缝形式为10HY/a3，焊缝细节如图2b所示。

性别通过了显著性检验，说明性别对外出务工意愿具有显著影响。编码2的系数值为1，编码1的系数值为2.713，即男性外出务工意愿为女性的2.713倍，说明男性外出务工意愿强于女性。一般男性的工作机会及工作收入高于女性，因而男性外出务工意愿强于女性。

当盖面焊接采用的焊接电流为290～310 A，摆宽为10 mm，摆动频率为80 Hz时，盖面焊焊缝未焊满，如图5b所示。一方面摆宽偏小，是导致焊缝未焊满的直接原因；另一方面，焊接电流较小，导致焊缝熔敷金属不足，不能填满整个焊道。摆宽增大至14 mm，焊接电流增大至310～330 A，相应降低摆动频率至70 Hz，盖面焊熔合良好。

  

图2 可采用自动焊的焊接接头细节

初步设定的预焊接工艺参数见表2。

 

表1 母材材质及板厚

  

母材 上盖板 下盖板 立板 圆筒材质 Q345B钢 Q345B钢 Q345B钢 16MnDR钢厚度/mm 16 16 12 20

2 焊接工艺

2.1 焊接顺序

经过多次工作试件试验后，获得了焊接枕梁立板与上、下盖板之间的T形接头的工艺参数，具体见表4，按此焊接工艺参数进行焊接，电弧燃烧稳定，焊缝成形良好。

  

图3 工程车枕梁焊接顺序示意图

2.2 焊接工艺参数

考虑到板厚较大，并且坡口较大，枕梁下盖板与圆筒之间的接头，采用3层3道焊；立板与上盖板、下盖板之间的T形接头，采用2层2道焊，各层焊道均采用自动焊接。采用牌号为THQ－G2Si的φ1.2 mm焊丝。母材材质及厚度见表1。

 

表2 工程车枕梁自动焊预焊工艺参数

  

焊缝 焊道 焊接电流/A电弧电压/V电流种类/极性摆高/mm摆宽/mm摆频/Hz焊接速度/（cm·min-1）焊枪倾角/（°）打底 230～260 26～28 DCEP/＋ — 1.3 130 40～45 45～50填充 280～320 28～32 DCEP/＋ 0.4 4～6 100～110 25～30 70～75盖面 290～330 28～34 DCEP/＋ 1.0 8～14 70～80 18～22 85～90 10HY/a3 13HY打底 230～260 26～28 DCEP/＋ — 2.0 130 40 45～50盖面 270～310 28～34 DCEP/＋ 0.6 6～9 90～100 20～22 65～70

2.3 分析与讨论

有一天，一个老妇人路过这里，顺便走进店里想为自己买两瓶罐头，挑了一阵后，她选定了一种维斯马本地产的苹果罐头，正在老妇人准备付钱的时候，施泰特突然想起一点什么，他问老妇人说：“你这是买给自己吃吗？”

图4给出了圆筒与下盖板之间接头工作试件在不同条件下打底焊时熔池状态。由图4a看出打底焊熔池出现下塌缺陷。造成这种现象的原因可能有以下方面：一方面接头的装配间隙过大，装配间隙不一致，容易导致焊缝未焊满、余高过高、焊缝熔池下塌等问题［6］。另一方面打底焊电流较大（240～260 A），也是造成焊缝熔池下塌的重要原因。因此，需严格控制工件的装配精度，保证装配间隙均匀；同时适当降低打底层焊接电流至230～250 A，减小热输入。调整参数后获得的打底层焊接效果如图4b所示，焊缝未出现熔池下塌、烧穿等缺陷。

  

图4 打底焊接熔池底部

采用机器人自动焊工艺时，焊枪摆动不到位，容易造成焊缝与坡口未熔合、焊缝未焊满等缺陷。图5a所示为工作试件焊接过程中填充焊时，焊缝出现未熔合缺陷。这是因为焊枪的摆宽过小，仅为4.5 mm，同时摆动频率较大（110 Hz），导致焊缝产生未熔合缺陷。增大摆宽至6 mm，降低摆动频率至100 Hz时，填充焊可获得良好的熔合。

  

图5 焊接工艺参数对焊接质量的影响

绝大部分离退休党员都能以一个共产党员的标准要求自己，一直以来都关心和支持国家的改革和建设发展，愿意为国家和社会发挥作用、奉献余热。但同时也存在“工作退休、思想滑坡”的现象，他们认为自己离退休以后，自己的作用不大了，用不着严格组织管理了，政治学习不积极，政治敏锐性降低，对社会上发生的热点问题道听途说、妄加评论，对党在群众中的威信和形象造成了不良影响。

经过多次工作试件试验后，获得枕梁下盖板与圆筒之间的接头焊接工艺参数见表3，按此焊接工艺参数进行焊接，电弧燃烧稳定，焊缝成形良好，如图6所示。焊缝熔合良好，焊缝熔深符合要求。焊缝经磁粉探伤，并未发现表面及近表面缺陷，说明所选焊接工艺参数合理，焊缝质量达到图样要求。

 

表3 枕梁下盖板与圆筒之间的接头焊接工艺参数

  

焊缝 焊道 焊接电流/A电弧电压/V电流种类/极性摆高/m m摆宽/m m摆频/H z焊接速度/（c m·m i n-1）焊枪倾角/（°）1 3 H Y打底 2 3 0～2 5 0 2 6～2 8 D C E P/＋ — 1.3 1 3 0 4 2 4 5～5 0填充 3 0 0～3 2 0 3 0～3 2 D C E P/＋ 0.4 6 1 0 0 2 9 7 0～7 5盖面 3 2 0～3 4 0 3 1～3 4 D C E P/＋ 1.0 1 4 8 0 2 0 8 5～9 0

  

图6 枕梁下盖板与圆筒之间接头工作试件

焊接顺序是对焊接变形、焊接残余应力影响的重要因素之一［3］。研究表明，长焊缝采取从中间向两端的方式进行焊接；平行焊缝同方向焊接，尽量采用对称焊接，可以有效地降低焊接变形［4-5］。对于立板与上盖板、下盖板之间的4条长焊缝，采用从中间向两端施焊的方式进行焊接。首先完成立板与上、下盖板之间焊缝的焊接，然后依次对下盖板与圆筒之间的焊缝进行施焊。焊接顺序如图3所示。

 

表4 枕梁立板与上盖板、下盖板之间的T形接头焊接工艺参数

  

焊枪倾角/（°）1 0 H Y/a 3焊缝 焊道 焊接电流/A电弧电压/V电流种类/极性摆高/m m摆宽/m m摆频/H z焊接速度/（c m·m i n-1）打底 2 3 0～2 5 0 2 6～2 8 D C E P/＋ — 2.0 1 3 0 4 0 4 5～5 0盖面 2 9 0～3 1 0 3 0～3 2 D C E P/＋ 0.6 8.5 1 0 0 2 2 6 5～7 0

图7为立板与上盖板、下盖板之间T形接头焊缝的外观照片及宏观金相照片。由图7a和7b可以看出，打底焊缝和盖面焊缝外观成形均良好，焊缝波纹均匀美观。由图7c及7d可以看出，焊缝熔合良好，没有发现咬边、气孔、未熔合等焊接缺陷，焊缝熔深符合要求，说明所选焊接工艺参数合理，焊缝质量达到图样要求。

  

图7 枕梁立板与上、下盖板之间T形接头工作试件

3 总结

本文通过对工程车枕梁结构和焊缝进行分析，找出了适合采用机器人自动焊的焊缝，制订了合理的焊接顺序控制焊接变形，通过工作试件的焊接，获得较好的焊接工艺参数，最终实现工程车枕梁部分焊缝的自动化焊接。

由于零件是回转体，具有中心对称性，所以选取零件中心对称面的截面作为研究对象。从图4可以看出模拟的结果与理论结果比较接近，并且可以看出回弹主要集中中间和边缘位置，并且边缘位置的回弹要大于中间。

工程车枕梁采用焊接机器人自动焊工艺后，焊接质量更加稳定，降低了工人的劳动强度，降低了人工成本，提高了现有焊接机器人的利用率及生产效率。

参考文献：

［1］王 阳，罗 宇，刘海涛，等.2015考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测［J］.焊接学报， 2015， 36（12）： 101－104.

［2］张海涛.焊接机器人技术在铁路车辆转向架侧梁和枕梁等部件上的应用［J］.中国科技信息， 2011， 40（5）： 106－107.

［3］宋娓娓，汪洪峰，汪建利，等.焊接顺序对焊接变形的影响分析［J］.焊接技术， 2015， 44（7）： 76－78.

［4］郑国斌.焊接顺序的分类及选用［J］.商品与质量：建筑与发展，2013（4）： 123.

［5］贺 燏，许立勇，谷祥帅.大功率交流电力机车枕梁簧座焊接工艺优化［J］.技术与市场， 2013， 20（2）： 13－16.