CN104551406B - 轨道车辆侧梁增强活性激光mag复合焊接方法 - Google Patents

轨道车辆侧梁增强活性激光mag复合焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及轨道车辆技术领域，具体公开了一种轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，包括以下步骤：将B2O3、MnCl2、CaCl2、MnO2、SiO2、丙酮与有机溶液充分混合并沉淀，形成糊状的增强活性剂；将所述增强活性剂涂刷在侧梁T型坡口背面，对侧梁T型坡口正面预热，待有机溶液挥发完成后，等待焊接；采用由二氧化碳、氦和氩组成的三元气体混合物作为保护气体；将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪，对侧梁T型坡口进行激光MAG复合焊接。本发明解决了现有技术对轨道车辆侧梁T形坡口进行MAG电弧焊接时，在焊缝根部易出现未焊透缺陷而导致应力集中的问题。

Description

轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法。
背景技术
轨道车辆侧梁结构一直采用自动或半自动MAG电弧焊技术。由于侧梁结构是封闭式的箱体焊接结构，只能进行单面坡口焊，而传统的MAG焊工艺其焊缝深能力有限，通过大量的焊缝解剖发现，焊接接头尤其是T型接头经常存在焊缝根部未熔透的缺陷，背面焊角形成不仅需要大量的参数及高技术的组装技术，而且在焊接后变形量大，极易造成焊漏、未焊透等不可修复缺陷。这样，就可能导致侧梁焊接结构疲劳强度显著下降，甚至影响车辆行驶安全和服役寿命。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，以克服现有技术对轨道车辆侧梁T形坡口进行MAG电弧焊接时，在焊缝根部易出现未焊透缺陷而导致应力集中的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，包括以下步骤：
S1.将B2O3、MnCl2、CaCl2、MnO2、SiO2、丙酮与有机溶液充分混合并沉淀，形成糊状的增强活性剂；
S2.将所述增强活性剂涂刷在侧梁T型坡口背面，对侧梁T型坡口正面预热，待有机溶液挥发完成后，等待焊接；
S3.采用由二氧化碳、氦和氩组成的三元气体混合物作为保护气体；
S4.将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪，对侧梁T型坡口进行激光MAG复合焊接。
优选地，所述步骤S1中，所述增强活性剂中，粉末的重量配比为：20％～40％的B2O3、5％～20％的MnCl2、15％～45％的CaCl2、15％～30％的MnO2以及0％～60％的SiO2，溶液的体积配比为：10％的丙酮以及90％有机溶液。
优选地，所述步骤S1中，沉淀时间为4小时。
优选地，所述步骤S2中，对侧梁T型坡口正面两侧50mm范围内预热。
优选地，所述步骤S3中，所述三元气体混合物的配比为：19％的二氧化碳、1％的氦以及80％的氩。
优选地，所述步骤S4中，将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪与侧梁T型坡口面形成80°夹角。
优选地，所述步骤S4中，焊机参数为：电流为180A～210A，电压为23V～25V。
优选地，所述步骤S4中，激光参数为：离焦量为2mm，光丝间距为2mm。
优选地，所述步骤S4中，焊接速度为50mm/min～80mm/min。
优选地，所述步骤S4中，保护气体流量为18L/min～20L/min。
(三)有益效果
本发明的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法解决了现有技术对轨道车辆侧梁T形坡口进行MAG电弧焊接时，在焊缝根部易出现未焊透缺陷而导致应力集中的问题，实现了侧梁结构T型单面坡口焊双面成形工艺，在背面焊缝成形良好的同时，由于焊接热输入降低，较少背面焊接难度，抑制了焊接变形，提高了焊接强度，并简化了焊接工艺，提高了转向架侧梁的可靠性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
本实施例的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将B2O3、MnCl2、CaCl2、MnO2、SiO2、丙酮与有机溶液充分混合并沉淀，沉淀时间为4小时，形成糊状的增强活性剂；
针对转向架用耐候钢材料特点按照重量配比：所述步骤S1中，所述增强活性剂中，粉末的重量配比为：20％～40％的B2O3、5％～20％的MnCl2、15％～45％的CaCl2、15％～30％的MnO2以及0％～60％的SiO2，溶液的体积配比为：10％的丙酮以及90％有机溶液，而所述粉末与所述溶液的具体比例应根据实际情况来确定，即只要能混合形成糊状即可，其中，B2O3的纯度为99.5％。
本实施例中所述粉末的具体重量配比可以为如下几种情况：
(1)20％的B2O3、5％的MnCl2、15％的CaCl2、15％的MnO2以及45％的SiO2；
(2)30％的B2O3、10％的MnCl2、30％的CaCl2、20％的MnO2以及10％的SiO2；
(3)40％的B2O3、15％的MnCl2、25％的CaCl2、15％的MnO2以及5％的SiO2；
(4)20％％的B2O3、20％的MnCl2、45％的CaCl2、15％的MnO2以及0％的SiO2；
(5)20％的B2O3、5％的MnCl2、15％的CaCl2、30％的MnO2以及30％的SiO2；
(6)20％的B2O3、20％的MnCl2、20％的CaCl2、25％的MnO2以及15％的SiO2；
所述粉末的具体重量配比因根据实际情况来选择，本领域技术人员能够在本实施例的基础上根据具体的焊接要求和焊接情况来选择合适的配比，此处不再赘述。
S2.将所述增强活性剂涂刷在侧梁T型坡口背面，对侧梁T型坡口正面两侧50mm范围内预热，待有机溶液挥发完成后，等待焊接。
S3.采用由二氧化碳、氦和氩组成的三元气体混合物作为保护气体；具体的，所述三元气体混合物按照重量的配比为：19％的二氧化碳、1％的氦以及80％的氩。
S4.将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪与侧梁T型坡口面形成80°夹角，对侧梁T型坡口进行激光MAG复合焊接。
针对动车组转向架用耐候钢材，配合如下焊接工艺参数：焊机参数为：电流为180A～210A，电压为23V～25V；激光参数为：离焦量为2mm，光丝间距为2mm；焊接速度为50mm/min～80mm/min；保护气体流量为18L/min～20L/min。由于焊接热输入相对于MAG焊线能量小于7kj/cm，自由状态焊接变形觉量减小4°。
本实施例的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法的优点主要为：焊接效率提高，焊缝填充金属量减少。具体的，激光与电弧的相互作用使焊接速度提高，其中对接接头焊接速度平均提高1.2倍，T型接头焊接速度提高1.1倍，管板搭接接头焊接速度提高1.2倍。研究开发的4mm大钝边0mm组装间隙焊接工艺可使对接接头、T型接头和管板搭接接头的焊缝填充金属量分别平均减少67％、53％和42％，同时形成T型角焊缝单面焊接双面成型效果。
本发明借助于激光-MAG复合热源焊接系统并结合高速动车组转向架侧梁的构架结构特点和焊接接头型式，针对对接、T型角接和管板搭接的接头型式在系统研究激光-MAG复合焊工艺参数(包括激光功率、离焦量、焊接电流、电弧电压、焊接速度)以及坡口角度、钝边尺寸、组焊间隙等对焊缝成形、焊接质量和接头性能影响规律的基础，辅助80％Ar+19％CO2+1％He三元气体保护，通过增加小于1％的He减少焊接飞溅保护熔池温度，采用配的增强型活性剂在角焊缝连接背面喷涂，增加角焊缝背面焊接角焊缝成型。实现了转向架侧梁结构增强活性的激光-MAG复合焊接技术。
本发明的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法解决了现有技术对轨道车辆侧梁T形坡口进行MAG电弧焊接时，在焊缝根部易出现未焊透缺陷而导致应力集中的问题，实现了侧梁结构T型单面坡口焊双面成形工艺，在背面焊缝成形良好的同时，由于焊接热输入降低，较少背面焊接难度，抑制了焊接变形，提高了焊接强度，并简化了焊接工艺，提高了转向架侧梁的可靠性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将B2O3、MnCl2、CaCl2、MnO2、SiO2、丙酮与有机溶液充分混合并沉淀，形成糊状的增强活性剂；所述增强活性剂中，粉末的重量配比为：20％～40％的B2O3、5％～20％的MnCl2、15％～45％的CaCl2、15％～30％的MnO2以及0％～60％的SiO2，溶液的体积配比为：10％的丙酮以及90％有机溶液；
S2.将所述增强活性剂涂刷在侧梁T型坡口背面，对侧梁T型坡口正面预热，待有机溶液挥发完成后，等待焊接；
S3.采用由二氧化碳、氦和氩组成的三元气体混合物作为保护气体；所述三元气体混合物的配比为：19％的二氧化碳、1％的氦以及80％的氩；
S4.将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪，对侧梁T型坡口进行激光MAG复合焊接。
2.根据权利要求1所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S1中，沉淀时间为4小时。
3.根据权利要求2所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S2中，对侧梁T型坡口正面两侧50mm范围内预热。
4.根据权利要求1所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S4中，将激光束发射枪固定在机械手自动焊枪与侧梁T型坡口面形成80°夹角。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S4中，焊机参数为：电流为180A～210A，电压为23V～25V。
6.根据权利要求5所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S4中，激光参数为：离焦量为2mm，光丝间距为2mm。
7.根据权利要求6所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S4中，焊接速度为50mm/min～80mm/min。
8.根据权利要求7所述的轨道车辆侧梁增强活性激光MAG复合焊接方法，其特征在于，所述步骤S4中，保护气体流量为18L/min～20L/min。
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