CN107971680A - 用于x型焊缝打底焊接的工艺方法及其焊接辅助工装 - Google Patents
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Abstract
本发明所述用于X型焊缝打底焊接的工艺方法及其焊接辅助工装，根据X型焊缝坡口深度选定金属圆柱体作为打底焊的焊接垫板，通过焊接辅助工装刚性定位压紧焊接垫板。工艺方法主要包括有以下步骤：根据X型焊缝坡口深度，选定金属圆柱体作为焊接垫板；作为焊接垫板的金属圆柱体进行定位安装；使用焊接垫板做X型焊缝的定位段焊；X型焊缝的打底焊接；打底焊道的背面机械清根；打底焊道清根后的打底焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种特别针对X型焊缝打底焊接的工艺方法及其焊接辅助工装，主要适应于轨道车辆车体制造的焊接工艺过程。
背景技术
随着轨道车辆制造技术的快速发展，在高速列车的车体制造过程中越来越多地采用轻量化与整体性能相结合的设计技术。通常地，枕梁是列车与转向架之间牵引传动的纽带,承受着拉伸和压力交变载荷，作为重要关键部件之一，其特殊的结构及承载能力对焊缝的质量和车体安全有较高的等级要求。打底焊接在枕梁X型焊缝的焊接过程中，起着很关键的作用，对整体焊缝的质量性能有着重要影响，而外界装配条件的影响、临时焊接垫板本身的材质、临时焊接垫板定位装配后与焊缝坡口面的贴紧程度及临时焊接垫板的散热条件等都对打底焊的焊缝质量产生重大影响，使打底焊缝极易出现裂纹、气孔，熔合不良等缺陷。
以往采用贴附陶瓷板或不锈钢板作为焊接垫板，打底焊道背面经清根处理后发现焊道局部区域仍然存在裂纹、气孔、熔合不良等缺陷，且清根后的剩余焊缝厚度已经近达到允许再次焊接的工艺参数极限，这样既使焊缝质量难于保证，又增加了焊接返修的难度和制造成本，降低了生产效率；另一方面，焊缝上的缺陷处会存在较大的应力集中，它将使焊缝的局部强度降低4～6倍，且应力集中系数随缺陷高度和宽度的增加而平缓增大，结果势必影响整个结构性能与疲劳强度。
有鉴于此，特提出如下改进方案。
发明内容
本发明所述用于X型焊缝打底焊接的工艺方法及其焊接辅助工装，在于解决现有技术存在的问题而根据X型焊缝坡口深度选定金属圆柱体作为打底焊的焊接垫板，通过焊接辅助工装刚性定位压紧焊接垫板。
本发明的目地是，为了有效地降低X型焊缝坡口打底焊接的缺陷，以期最大限度地保证打底焊道的焊缝质量。
另一发明目的在于，为打底焊的清根处理提供良好的必要条件，保证打底焊道背面经清根处理后能一次性的去除缺陷。
为实现上述发明目的，所述用于X型焊缝打底焊接的工艺方法主要包括有以下步骤：
根据X型焊缝坡口深度，选定金属圆柱体作为焊接垫板；
对作为焊接垫板的金属圆柱体进行定位安装；
使用焊接垫板做X型焊缝的定位段焊；
X型焊缝的打底焊接；
打底焊道的背面机械清根；
打底焊道清根后的打底焊接。
如上述工艺方法的基本方案，选定金属圆柱体作为打底焊的焊接垫板，并通过焊接辅助工装刚性定位压紧焊接垫板，则可使打底焊缝的根部成形规则，因此焊缝缺陷发生的几率明显降低，最大限度地保证了焊缝质量。同时，也是间接地为打底焊的清根处理提供了良好的必要条件，能够降低了焊接返修的难度，提高生产效率。
较为优选的实施方案是，作为焊接垫板的金属圆柱体，优选为与通长的不锈钢圆棒；并且，根据X型焊缝的坡口深度选定不锈钢圆棒的直径，使其定位后高于焊缝母材表面1-2毫米。
打底焊过程中，在不锈钢圆棒作为焊接垫板的定位安装后，需要保证其与X型焊缝的错边量小于1毫米。
针对打底焊接的工艺优选措施有，在不锈钢圆棒作为焊接垫板的定位安装后，用于X型焊缝打底焊接的定位段焊长度为30-50毫米，且定位段焊离开型材端部至少20毫米，段焊间距300-450毫。
进一步地改进是，在打底焊道的背面机械清根后，坡口深度满足9.5-10毫米。
采用辅助工装，在垂向上施加于不锈钢圆棒的均匀压紧力，使不锈钢圆棒与X型焊缝坡口面紧密接触。
基于以上X型焊缝打底焊接工艺方法的应用与设计构思，本发明同时提出一种辅助性的焊接工装用具，即用于所述X型焊缝打底焊接的工艺方法的焊接辅助工装，是为了满足打底焊的焊接垫板尺寸同焊缝坡口尺寸匹配一致性的要求，其主要包括有焊接垫板定位压紧转臂、焊接垫板定位压紧螺杆、金属圆柱体，焊接垫板定位压紧螺杆垂向端部设置有用于压紧金属圆柱体的方管。
金属圆柱体应是通长的，将带有X型焊缝坡口的待焊接件定位夹紧后，通过焊接辅助工装刚性地定位压紧金属圆柱体，使得打底焊缝的根部成形规则。其可保证打底焊热量传导的均匀性，能够避免焊缝散热的局部集中。
为使焊接辅助工装的定位装置与待焊接件的定位工装机构连为一体，以提高定位操作的灵活性，可将焊接垫板定位压紧转臂固定于定位工装的加强筋板上，在焊接垫板定位压紧转臂上设置有定位销。
综上所述，本发明较之于现有技术所具有的优点与有益效果有：
1、创新地使用不锈钢圆棒作为打底焊焊接垫板的优势在于，不锈钢圆棒在焊接垫板定位装置压紧力的作用下，圆棒与X型焊缝坡口面紧密接触，保证了X型焊缝打底焊道背面成型的通长均匀一致性，减少了外界对产生焊接缺陷的影响因素；
2、在自动焊的打底焊接过程中，在热输入一定的条件下，通长的不锈钢圆棒，保证了打底焊热量传导的均匀一致性，避免了焊缝散热的局部集中，大大减小了焊接缺陷出现的几率，间接地为打底焊的清根处理提供了良好的必要条件，保证打底焊道背面经清根处理后能一次性的去除缺陷，从而保证打底焊道的焊缝质量，降低焊接返修的难度，提高生产效率；
3、焊接垫板定位装置固定于枕梁定位工装的加强筋板上，使焊接辅助工装的定位装置和枕梁定位工装机构作为一个整体使用，该辅助工装在实际生产应用中操作灵活，实用性强，是对枕梁定位工装充分而又必要的补充。
附图说明
图1是轨道车辆的枕梁主体型材示意图；
图2是焊接辅助工装与枕梁定位工装结构连接示意图；
图3是图2中的A部放大示意图；
图4是图1中B部放大所示的打底焊接顺序示意图。
其中，枕梁压紧转臂1(有8个)，枕梁定位支架2(有8个)，枕梁定位基准平台3，枕梁定位工装纵梁4(有2个)，枕梁工装加强筋板5(有16个)，枕梁定位工装横梁6(有2个)，焊接垫板定位压紧转臂7(有4个)，定位销8(有4个)，焊接垫板定位压紧螺杆9(有4个)，方管10，Ф8mm的不锈钢圆棒11，枕梁12。
具体实施方式
实施例1，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
所述用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，主要包括以下步骤：
根据X型焊缝坡口深度，选定不锈钢圆棒11作为焊接垫板；
对作为焊接垫板的不锈钢圆棒11进行定位安装；
使用焊接垫板做X型焊缝的定位段焊；
X型焊缝的打底焊接；
打底焊道的背面机械清根；
打底焊道清根后的打底焊接。
具体地，根据X型焊缝的坡口深度选定不锈钢圆棒11的直径，使其定位后高于焊缝母材表面1-2毫米。
在不锈钢圆棒11作为焊接垫板的定位安装后，与X型焊缝的错边量小于1毫米。
在不锈钢圆棒11作为焊接垫板的定位安装后，用于X型焊缝打底焊接的定位段焊长度为30-50毫米，且定位段焊离开型材端部至少20毫米，段焊间距300-450毫。
在打底焊道的背面机械清根后，坡口深度满足9.5-10毫米。
采用辅助工装，在垂向上施加于不锈钢圆棒11的均匀压紧力，使不锈钢圆棒11与X型焊缝坡口面紧密接触。
如图1和图4所示，根据枕梁12主体结构及型材的板厚，制定合理的焊接顺序，即先完成打底焊道Ⅰ焊接，工装翻转枕梁12后对焊道Ⅰ的背面焊道清根处理，再完成打底焊道Ⅱ的焊接，接着完成焊道Ⅲ和焊道Ⅳ的盖面填充；
根据图1所示的X型焊缝的坡口深度，选定Ф8mm的316不锈钢圆棒11作为焊接垫板，不锈钢圆棒11长度3m，且定位安装前需对其进行表面清洁处理；
清洁X型焊缝坡口及焊缝坡口附近20-50mm的型材表面，去除油污，并打磨至光亮为止；
将枕梁12主体结构的2块3m长型材吊运至枕梁工装的定位基准平台3上，调整焊缝间隙0-1mm，焊缝错边量小于1mm，使其满足焊接工艺要求；
通过枕梁压紧转臂1和枕梁定位支架2将枕梁刚性定位，并翻转枕梁定位工装，使枕梁反面朝上；
根据图2所示的焊接辅助工装与枕梁定位工装结构连接关系，在两型材的X型对接焊缝坡口处安放Ф8mm的不锈钢圆棒11作为焊接垫板，使定位后的不锈钢圆棒高出焊缝母材表面1-2mm，在不锈钢圆棒焊接背板的上方放置工艺用铝合金方管10，确保铝方管底面的中心作用于不锈钢圆棒；
根据图3所示，旋转固定于枕梁工装加强筋板5上的焊接垫板定位压紧转臂7，使焊接垫板定位压紧螺杆9作用于工艺用铝合金方管10的上表面，并插入定位销8，然后依次旋转拧紧4组焊接垫板定位压紧螺杆9，保证不锈钢圆棒完全贴紧X型焊缝坡口表面；
在对不锈钢圆棒进行刚性固定的过程中，要再次确保焊缝坡口间隙0-1mm满足焊接工艺的要求，焊缝错边量小于1mm；
Ф8mm的不锈钢圆棒作为焊接垫板定位固定后，翻转枕梁工装至枕梁反面朝下，对枕梁X型焊缝进行定位段焊，定位段焊长度为30-50mm；
对枕梁12主体型材的X型焊缝打底焊接，即完成焊道Ⅰ的焊接；
焊道Ⅰ完成后，翻转枕梁工装至枕梁反面朝上，待枕梁工件冷却至室温后，依次松开4组焊接垫板定位压紧螺杆9，拔出定位销8，再旋转焊接垫板定位压紧转臂7至枕梁工装加强筋板上的上位定位口，插入定位销8对其进行固定，然后取出不锈钢圆棒11；
对打底焊道Ⅰ的背面机械清根，清根后的焊缝经过PT检测合格后，再进行后续的焊接；不锈钢圆棒作为焊接垫板，在重复使用4-5次后，焊缝的热作用会引起圆棒变形，此时需更换不锈钢圆棒。枕梁主体型材的X型焊缝的打底焊接，焊前预热温度范围100-120℃，焊接工艺参数如下表所示：
焊道Ⅰ完成后，经过PT检测合格后，再进行后续焊道2的焊接；打底焊道Ⅱ的焊接，焊前预热温度范围100-120℃，焊接工艺参数如下表所示：
焊道Ⅱ完成后，对打底焊道进行VT、PT和RT检验，检验合格后继续完成焊道Ⅲ和焊道Ⅳ的盖面填充。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (8)
1.一种用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤，
根据X型焊缝坡口深度，选定金属圆柱体作为焊接垫板；
对作为焊接垫板的金属圆柱体进行定位安装；
使用焊接垫板做X型焊缝的定位段焊；
X型焊缝的打底焊接；
打底焊道的背面机械清根；
打底焊道清根后的打底焊接。
2.根据权利要求1所述的用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：所述作为焊接垫板的金属圆柱体，优选为与通长的不锈钢圆棒；
根据X型焊缝的坡口深度选定不锈钢圆棒的直径，使其定位后高于焊缝母材表面1-2毫米。
3.根据权利要求2所述的用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：在不锈钢圆棒作为焊接垫板的定位安装后，与X型焊缝的错边量小于1毫米。
4.根据权利要求2或3所述的用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：在不锈钢圆棒作为焊接垫板的定位安装后，用于X型焊缝打底焊接的定位段焊长度为30-50毫米，且定位段焊离开型材端部至少20毫米，段焊间距300-450毫。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：在打底焊道的背面机械清根后，坡口深度满足9.5-10毫米。
6.根据权利要求2、3或4所述的用于X型焊缝打底焊接的工艺方法，其特征在于：采用辅助工装，在垂向上施加于不锈钢圆棒的均匀压紧力，使不锈钢圆棒与X型焊缝坡口面紧密接触。
7.一种用于权利要求1至6所述X型焊缝打底焊接的工艺方法的焊接辅助工装，其特征在于：包括有焊接垫板定位压紧转臂、焊接垫板定位压紧螺杆、金属圆柱体，焊接垫板定位压紧螺杆垂向端部设置有用于压紧金属圆柱体的方管。
8.根据权利要求7所述的用于X型焊缝打底焊接的焊接辅助工装，其特征在于，焊接垫板定位压紧转臂固定于定位工装的加强筋板上，在焊接垫板定位压紧转臂上设置有定位销。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180501 |