高速动车组铝合金车体长大型材关键焊接技术研究

基于CRH3及CRH380BL型高速动车组铝合金车体及其部件的焊接结构特点,充分利用不同自动焊接方法的优势,开发和应用了自动焊接技术的创新工艺和长大铝型材新型焊接工艺两大系列的关键焊接技术.通过实施专利布局,实现了对铝型材焊接关键技术的全面覆盖和保护,使唐车对高速动车组焊接技术拥有了完全的自主知识产权.     

高速动车组薄厚板搭接焊缝焊接工艺优化

通过对CRH 380动车组车顶组成空调机组座与圆顶板搭接a3,a5焊缝的焊接工艺研究,从焊接操作者的焊接操作手法、焊接工艺参数以及焊接环境因素的影响等三个方面进行了分析,得到了适合薄、厚板搭接的焊接工艺,有效避免了焊接缺陷的产生,提高了焊缝的焊接质量,同时减少了焊接返修数量,节约了成本,车间的生产效率得到显著提高.     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(一)

采用X射线衍射法,对CRH 380B型高速动车组转向架动车焊接构架的主要焊缝进行了焊接残余应力测试,每条焊缝测试区域涵盖了焊缝中心线、距离焊缝熔合线2,5,10,15,25 mm共6个测试点。测试结果分析表明:CRH 380动车焊接构架上每条焊缝的应力峰值控制在100~300 MPa中低值拉应力范围以内,大多位于焊缝中心线处,焊接残余应力整体上处于中低值拉应力水平。通过与普通客车CW-200K型构架对应8条焊缝部位进行对比研究,证明CRH 380B型高速动车组构架自身结构控制应力水平的能力明显强于普通客车构架;并从焊接应力控制的角度,对CRH 380构架焊接结构设计的特征进行了系统分析,总结出该构架焊缝拘束度小、焊缝分散设计、焊接结构平缓过渡设计以及焊缝少堆焊和小焊脚焊缝设计的焊接结构设计特色。     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(三)

以CRH 380B型高速动车组构架焊接态应力水平作为研究的基础,对其构架中应力测试焊缝先后采用锤击焊缝、表面人工打磨、自然时效、超声波冲击打磨、热处理及打砂等6种消除应力的方法,并对比了应力消除的效果。结果表明,对CRH 380构架来讲,消除焊接残余应力最有效的措施是焊后打砂和超声波冲击处理;焊后锤击和打磨两种方法消除应力后会产生反弹,但效果仍比较明显;热处理适用于对构架整体进行应力"均衡化"处理,并不是消除构架整体应力的必要手段;自然时效处理对于构架焊接应力的影响并不可控,不适宜作为消除应力的有效手段。     

高速动车组转向架构架焊接残余应力研究(二)

以CRH 380B型高速动车组构架焊接态应力水平作为研究的基础,对该构架先后进行了自然时效处理和整体打砂处理,并采用X射线衍射法对焊接态应力测试的焊缝部位进行了应力测试,分析了CRH 380构架焊后及自然时效和打砂处理后应力在横向和垂向2个方向的分布和演变规律。测试结果证实,打砂是降低构架应力水平,改善应力分布状态的有效手段。通过综合分析构架在自然时效和打砂后的应力和尺寸变化规律,确定了构架在自身结构稳定性方面的设计思路。     

轨道车辆自动焊搭接焊缝焊接缺陷分析与控制

文中主要研究了轨道车辆铝合金车体部件在自动焊焊接过程中搭接焊缝所产生的焊接缺陷,主要包括熔合不良、外观成形不良、熔深不符合要求等缺陷。通过结合实例进行分类分析,研究了自动焊搭接焊缝缺陷的成因,研究证明:自动焊搭接焊缝缺陷主要与焊枪倾角、电流大小、焊接速度等焊接工艺参数有关,同时受搭接坡口角度等外在因素的影响。     

搅拌摩擦焊在高速动车组车辆上的应用

介绍搅拌摩擦焊的技术特点和发展情况,针对某高速动车组车辆车钩面板结构形式,提出了一种大厚度的搅拌摩擦焊焊接接头结构。为了验证其接头性能,将搅拌摩擦焊接头与采用双V型35°坡口对接MIG焊接接头在力学性能、疲劳特性、弯曲性能以及金相组织等方面进行对比试验,结果表明:搅拌摩擦焊接头性能优于MIG焊接接头,建议在高速动车组上推广使用,并对后续研究提出要求。     

时速350 km动车组车顶焊接变形控制与工装夹具设计研究

时速350 km动车组车顶焊后变形量较大,最大处达到12 mm。在焊接过程中调整焊接顺序可有效减小变形量。先进行反装焊接,后进行正装焊接,先进行中间焊缝焊接,后进行两侧焊缝焊接,焊后车顶的变形量较小,变形的弯曲方向与车顶自身外形弧度方向一致,调修时间最少。并且在焊前使用工装夹具对车顶进行侧顶紧和压紧,以及预制反变形可以进一步减小焊后变形量。焊前反变形量达到7 mm时,焊后变形量可以控制在3 mm以内。     

TP321钢管的窄间隙热丝TIG焊

为了提高厚壁管道的焊接效率、改善管道服役过程中接头的耐蚀性能,采用窄间隙热丝TIG焊方法,对φ406 mm×30 mm的TP321钢管进行全位置自动焊接. 研究了窄间隙坡口参数的匹配以及影响焊缝成形的主要焊接参数的匹配,并分区域对管道进行焊接. 结果表明,当坡口间隙为1 mm、钝边厚度为2.5 mm、坡口底部宽度为9～10 mm时,打底焊缝成形良好;坡口角度为4°～5°时,未出现倒坡口及未熔合缺陷;全位置焊接过程中,当焊接位置处于立向下时,焊接电流应比平焊时的大,立向上焊接位置则相反;当焊接位置处于仰焊时,与平焊相比应适当增加焊接热输入. 所得焊缝在各个区域成形良好,RT检测合格.     

高速动车组转向架管对接结构焊接缺陷控制

通过对高速动车组转向架横梁管自动化焊接现状的调研,确定常见的缺陷是未熔合和气孔2种焊接缺陷。分析造成未熔合缺陷的主要原因是工艺要求不合理,打底层焊缝清根不彻底。气孔缺陷的产生原因主要是作业过程中对工件的清洁不到位,以及环境温度的影响。根据分析结果,焊制焊接工作试件,探索合理的焊接工艺参数,并将手工打磨清根方式改为机械加工清根。焊前清洁坡口及周围焊接区域,清理层道间污物,通过预热克服环境温度过低等因素的影响,制订了横梁管对接焊缝焊接缺陷控制方案并付诸实际生产。结果显示:焊后探伤合格率由原来的30%提升至94%,避免了以往大量的返修、甚至报废造成的浪费,在保证焊接质量的同时,大幅提升了焊接生产率。     

动车组铝合金厚板薄板搭接MIG焊接工艺研究

在对高速动车组铝合金车体薄板进行MIG焊时容易产生焊塌、焊穿缺陷,严重影响了车体的焊接质量.文中分析了铝合金薄板厚板搭接焊缝出现焊穿、焊塌等问题的原因,通过研究发现:采用合理的焊接电流、正确的焊接方向、适当的预热温度和合适的操作方法,可以有效防止薄板与厚板搭接MIG角焊缝焊穿、焊塌等缺陷的产生,提高了产品焊接质量,降低了生产成本.     

风力发电塔架无清根全熔透埋弧焊焊接技术

介绍了一种新型的应用于风力发电塔架制造过程中的无清根全熔透焊接工艺技术,该焊接工艺方法是通过改变坡口角度、筒体成形、外侧坡口打底、内侧埋弧自动焊、外侧埋弧自动焊等工艺步骤来实现的。规避了传统的碳弧气刨清根焊接方法因焊缝重复受热而导致的构件变形和焊件晶粒尺寸变大、强度降低等缺陷,并且气刨后的焊接坡口形状很不规则,这也使得构件的焊接质量难以保证。     

转向架对接焊缝未熔合缺陷控制

通过统计动车组转向架U形和V形坡口对接焊缝未熔合缺陷的数量和位置,分析总结其特征规律,结合实际焊接工艺和操作过程,得出频繁出现未熔合缺陷的主要原因是层道间焊接顺序和焊接方向不合理。对此采用分段退焊法,并优化层道间焊接顺序以及适当增大打底层电弧电压的措施,焊后一次探伤合格率由原来的18%提高到92.8%,大幅提升了产品质量和焊接生产效率。     

管道自由口连头自动焊接工艺

为了提高管道自由口连头的焊接质量和焊接效率，降低人工劳动强度，采用CPP900-W1A单焊枪管道自动焊进行自由口连头焊接试验。试验优化并设计了双V形复合坡口，根据相控阵超声波检测（Phased array ultrasound testing,PAUT）、射线检测（Radiographic testing,RT）结果和焊接缺陷的宏观金相形貌，对接头典型缺陷进行了分析，优化了施工方法和焊接工艺，进行了焊接工艺的焊接时效验证和焊接接头力学性能测试。结果表明，双V形坡口相比单V形坡口可减少金属填充量约30%；采用实心焊丝气体保护下向焊（根焊、热焊）+药芯焊丝气体保护上向焊（填充焊、盖面焊）工艺的焊接用时为2.8～3.5 h，相比传统连头工艺的焊接可节省时间约50%，采用该焊接工艺连续焊接5道口并检测合格，焊接接头力学性能均满足工艺规程的相关标准要求，试验得到了满足管道自由口连头的焊接施工方法和焊接工艺，为中俄东线管道自由口连头焊接提供了高效、可靠的焊接工艺。     

问与答

1.埋弧自动焊是怎样进行焊丝导向对中的? 答:埋弧自动焊必须使电弧沿着焊接线移动,否则会产生熔深不足,焊脚不等长的缺陷。这就需要解决焊丝的导向对中的问题。导向对中的方法一般有: (1)人工导向对中:将铁丝之类做成指针,固定在机头的中心部位上,预先使指针的尖端对准坡口的中心线,在焊接过程中随时监视指针与焊缝中心的相对位置。 (2)机械导向对中:采用固定在机头上的导向辊进行对中。 (3)光电导向对中:利用光电原理,跟踪坡口的根部间隙(它的中心线用光电管最易接收的颜色画出),从而达到导向对中     

插接式铝合金底架自动焊焊接工艺优化

从设计结构和工艺方法两个方面分析时速350 km标准动车组(复兴号)底架自动焊的对接焊缝未填满缺陷产生的原因,从设计结构、段焊工艺、焊接顺序、焊接工艺参数等方面着手制定优化方案并在项目上实施,解决了对接自动焊焊缝未填满问题,焊缝返修量显著下降,极大改善了焊后底架的平面度,有效降低调修工作量,适用于插接式底架自动焊的批量生产。     

锅筒环缝石棉衬垫法埋弧焊自动焊焊接工艺

在锅炉的焊接生产过程中，埋弧自动焊以较高的焊接生产效率和稳定的焊接质量，得到了广泛的应用。在锅炉锅筒的焊接生产中，对手工电弧焊工艺和埋弧自动焊工艺进行了对比分析；在传统的埋弧焊衬垫工艺基础上，提出了锅筒环缝的石棉衬垫法埋弧自动焊焊接工艺，并进行了焊接坡口的优化设计，设计了简易而实用的衬垫工装；在进行焊接工艺评定后，成功地应用于焊接生产，提高了生产效率，保证了焊接质量。     

自动焊在中俄东线天然气管道工程试验段的应用

自动焊技术以焊缝质量好、焊接速度快等优点应用于中俄东线天然气管道工程试验段中。从坡口加工及清理、管口组对预热、根焊焊接、填充盖面焊接等方面,详细叙述了自动焊焊接施工过程,为中俄东线大口径高钢级管线全线的自动焊焊接施工提供了技术储备和支持。     

海洋工程大厚板钢结构机器人自动焊工艺开发及应用

文中利用机器人自动焊设备进行海洋石油平台立柱加强环的自动焊焊接工艺开发。设计了符合加强环结构机器人自动焊的工艺方案,采用厚50 mm的EH36钢板,从焊材匹配、坡口设计、组对要求、焊接工艺参数开发等方面开展工作,采用公司的机器人全自动焊设备,进行了大量焊接试验测试,并根据相关标准要求完成了焊接工艺评定测试。结果表明,焊接接头无损检验结果及理化性能均满足焊接标准要求。将该机器人自动焊工艺推广应用至目前在建多个海洋平台的陆地建造项目中,极大地改善了焊工施工环境,提高了焊接施工效率,应用效果良好。     

电磁振荡窄坡口焊

在厚壁构件的生产制造中,窄坡口焊可显著提高生产率,此技术要求系统能够自动跟踪、精确控制以确保焊接质量。窄坡口焊最重要的目的是保持坡口面的一致和完全熔透,焊丝弯曲技术、焊丝旋转方法等均已被采用以减小窄坡口GMAW的未熔合。采用电磁振荡窄坡口焊,电磁的振荡可保证坡口面的一致和熔透,而适当的焊接条件和振荡条件可保证高质量的焊接。随着电磁振荡频率的增加,熔深轻微增加;焊接区域内磁性焊剂密度的增加引起振荡幅度的增加,坡口面的熔深也增加。其优点是:生产率高,焊接质量好,扭曲变形小,可进行全位置焊接。其缺点是:由于热量输入…