轨道车辆不锈钢波纹板缝焊工艺

肖雪峰，王素环，韩晓辉

（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266031）

Abstract：Rolled stainless steel 0.8 mm-SUS301L is used in roof plate and underframe plate of stainless steel railway vehicles，and several plates are welded together.Automatic seam welding is used to weld the corrugated plate for tighting and welding deformation of carbody.Stainless steel corrugated plate can be welded automatic and stable by making test method and developing seam welding process.It improves the manufacture level of stainless railway vehicles greatly.

Key words：stainless steel；sheet；seam welding joint

0 前言

轨道车辆不锈钢车体的车顶波纹板采用分段搭接的通长薄壁结构，电弧焊接工艺性差，手工焊接效率低，焊接过程控制不当容易造成塌陷、烧穿等焊接缺陷；而且焊后的波浪变形无法满足后工序的装配要求。为提高波纹板焊后的外观质量和尺寸精度，避免电弧焊接造成的变形大、成型差等质量问题，满足后工序的装配要求；该处结构的连接方法确定为自动化程度高、焊接变形小、可实现永久密封的电阻缝焊工艺。电阻缝焊应用于轨道车辆车体制造，试验标准体系尚不完善。本研究的主要内容是建立波纹板缝焊的试验标准体系，结合产品结构特点制定缝焊生产工艺，完成轨道车辆不锈钢波纹板电阻缝焊的工艺开发。

收稿日期：2013－08－16

作者简介：肖雪峰（1983—），男，山东乳山人，学士，主要从事轨道车辆车体组焊及离线自动化编程工作。

1 试验材料及设备

1.1 试验材料

试验使用材料为0.8 mm-SUS301L-MT板材，化学成分及力学性能如表1所示。

表1 SUS301L-MT化学成分及力学性能

1.2 试验设备

试验设备与现车生产用的设备相同，采用日本产的全自动电阻缝焊设备，满足不锈钢通长波纹薄板的全自动焊接。

2 试验标准体系建立

根据JIS Z 3141-1996中对电阻缝焊的试验方法要求，结合产品结构及工艺特点，轨道车辆不锈钢波纹板电阻缝焊试验方法采用宏观断面、泄露试验及剥离试验三种试验方法相结合的方式。

2.1 宏观断面试验

2.1.1 试件制备

采用800 mm×100 mm的试片，选择焊接参数进行缝焊焊接，焊缝长度500 mm，焊接后采用机械加工法进行切割，切割出垂直于焊缝轴线方向的断面试样、沿焊缝轴线方向的中心断面试样，以下简称A、B试样，A、B试样的尺寸为40 mm×25 mm。数量各9块，如图1所示。

图1 宏观断面试验试板及试件尺寸

2.1.2 宏观断面检验方法

试样如图1所示，分为沿焊缝轴线方向的中心断面试件和垂直于焊缝轴线方向的断面试件。宏观断面判定按照JIS Z 3139-B级要求进行。要求焊缝均匀连续，熔透率为20%～90%，内部无孔洞、裂纹等焊接缺陷。

2.2 泄漏试验

2.2.1 试片制备

泄漏试验试片及试样如图2所示。圆角焊接半径规定为不大于40，标注t2的材料带有直径φ60 mm的圆孔，标注t1的材料没有孔，圆柱部分为φ60 mm的水管接头，材质采用不锈钢材质或低碳钢材质。

2.2.2 泄漏试验的检验方法

为了保证轨道车辆的气密性。将如图3所示的试样装入能控制变形量的压紧框架中，试件应放平在试验装置中，不允许出现倾斜及扭曲变形，将试验装置中灌满水溶液，在试样的管接头处通入压缩空气，当空气压力达到0.15 MPa或者试样变形量达到20 mm时，焊接区的任何部位不允许有泄漏现象产生。

2.3 剥离试验

2.3.1 剥离试验试片制备

试件尺寸为250 mm×50 mm，焊缝的搭接位置为26.5 mm。

图2 泄露试验试片及试样的尺寸

图3 泄漏试验与剥离试验试片制备

2.3.2 剥离试验的检验方法

如图4所示，将缝焊后的试样用台钳夹紧，用铁锤及不锈钢凿子对两试片间的缝焊焊缝进行垂向凿击，凿击位置为焊缝位置，通长焊缝位置均需要进行凿击，若从母材处开裂则认为焊缝合格。

3 波纹板缝焊工艺规程制定

3.1 自动缝焊工艺参数确定

通过以上三种试验方法的工艺验证，最终确定自动缝焊工艺参数如表2所示。

图4 剥离试验方法

3.2 日常试验要求

在焊接工艺评定合格基础上，日常试验应采用简单、快速、有效的试验方法完成。通过现车的多次验证，可以采用剥离试验的方法进行波纹板缝焊的日常设备及参数的检验。

剥离试验在每天开工前进行，试件数量为3块，3块试片剥离试验合格后方可进行生产，试验完成的试件表面应用黑色标记笔表明试验日期、车号、板厚组合、焊接参数信息，并将信息记录到日常缝焊试验记录卡上，做到日常试验可追溯。

表2 自动缝焊工艺参数

当设备出现缝焊轮更换、焊接材料化学成分及力学性能发生变化、故障维修等情况，需要采用宏观试验、泄漏试验、剥离试验进行验证。

3.3 波纹板组装要求

（1）缝焊前应用棉纱蘸取有机溶液清除工件表面油渍及污物。

（2）根据产品断面尺寸更换压紧导向装置，并检查导向轮表面是否满足使用要求。导向轮更换过程中操作人员应注意搬运及更换过程中的安全，正确使用专用的导向轮更换工具。

（3）清洁后工件置于工装平台上，两端用工装压紧装置压紧，缝焊焊缝中心距离板边距离不小于10 mm，并满足波纹板宽度设计要求。

（4）缝焊开始前将波纹板置于导向装置上，利用强光手电观察波纹板与导向轮的贴合情况，以此保证通长缝焊过程工件不发生移动。根据产品的尺寸调整导向装置间距以满足波纹板搭接的要求。

（5）缝焊定位焊间距500 mm±50 mm，选择点固焊参数进行点固。定位焊应从工件一端向另一端进行。

3.4 焊接过程注意事项

焊接过程中应密切观察焊轮的行进速度是否均匀，冷却水的喷射是否正常，焊接时是否出现飞溅等异常现象，如出现焊偏、未熔接头时应停机进行分析处理，分析完毕后采用断点续焊的方式，在焊缝的断点位置后退20 mm，进行重复焊接以满足断点续焊的接头要求。

4 焊后检验要求

4.1 外观检验要求

对焊缝进行目测检查，外观无凹坑、裂纹等缺欠。

4.2 试漏检验要求

波纹板的焊缝为车体外露密封焊缝，为了确保缝焊起到密封效果，焊后在波纹板两端利用腻子堆起30 mm的台阶，按照TB/T1580要求进行焊后存水试漏试验。

5 结论

（1）建立轨道车辆不锈钢车体缝焊试验标准体系，通过宏观断面、泄露试验及剥离试验三种试验方法完成了缝焊焊接工艺评定。

（2）结合现车生产特点，开发了日常缝焊试验方法，完成了现车波纹板缝焊的工艺开发，提升了轨道车辆不锈钢车体制造自动化水平和效率。

（3）结合轨道车辆不锈钢车体的技术要求，开发了波纹板缝焊焊后检验方法，满足了不锈钢波纹板焊接生产工艺要求。

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[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册——材料的焊接[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]JIS Z3141-1996，缝焊的检验方法[S].

[3]程典阳，韩晓辉.轨道车辆不锈钢波纹板自动缝焊工艺开发[J].电焊机，2008，38(6)：62-64.