机车牵引电机线圈焊接修复

翟朋飞

摘要：近年来，随着车辆运行速度的不断提高，有许多零部件在复杂和苛刻的条件下长期工作会出现裂纹、磨损或损坏，严重时甚至导致报废，因此在许多情况下需要进行焊接修复。焊接修复机车磨损件的作业呈现堆焊的数量大、时间长及堆焊材料各异的特点，需要不同的焊接修复方法对其进行堆焊修复。

关键词：电机转子;紫铜;线圈

本文针对机车牵引电机线圈焊接修复进行探讨。企业机车牵引电动机转子出现电阻值超高、接地、匝间短路等故障，可通过更换线圈，采用手工钨极氩弧焊进行线圈头与换向器铜头的焊接修复，只有焊接工艺编制合理才能保证焊接质量。

一、手工电弧焊

手工电弧焊是最常用的焊接修复方法，其设备简单、操作灵活、方便，无论是现场修复还是在生产单位修复均可以采用。但由于手工电弧焊堆焊效率低、稀释率高、劳动强度大的特点，使得手工电弧焊对很多零件的堆焊受限。采用直流反接，利用手工电弧焊对辙叉心轨进行单层和多层堆焊，并且堆焊前不用预热，焊后不用热处理，结果发现单层堆焊的母材软化程度比较大，多层堆焊的性能比单层堆焊的性能好。在单层和多层堆焊的熔合区的熔合情况都比较好，无马氏体生成;焊缝区组织比较细小，分布比较均匀，以粒状贝氏体为主。与单层堆焊对比，多层焊焊缝组织比单层焊焊缝组织更细小，以粒状贝氏体为主。通过在手工电弧焊外加能量（如振动）等，增加手工电弧焊在堆焊的应用范围。

二、紫铜的焊接性分析

1.易产生未焊透和未熔合缺陷

由于紫铜的导热性较强，其热导率比碳钢大7-11倍，焊接时有大量的热量被传导损失，由于焊件母材获得焊接热输入的不足，填充金属和焊件母材之间，不能很好地熔合，容易出现未焊透和未熔合缺陷。

2.焊缝及熔合区易产生气孔

紫铜焊接时，比低碳钢要更加容易产生气孔，所形成的气孔会分布在焊缝的各个部位。由于铜在液态能溶解大量的氢，而在凝固时氢的溶解度急剧减小，大量的氢要向外逸出;加上铜的导热性强，熔池凝固特别快，氢气来不及逸出，就在焊缝中形成气孔。

3.焊缝及熔合区易产生热裂纹

（1）铜及铜合金的线膨胀系数比低碳钢大50%，由液态转变成固态时的收缩率也较大，对于刚度大的焊件，焊接时会产生较大的内应力。（2）熔池结晶时，过饱和氢向金属的显微缺陷中扩散，或者它们与偏析物反应生成的水蒸气，在金属中造成很大的压力。（3）熔池结晶时，在晶界易形成低熔点的氧化亚铜与铜的共晶物（Cu+Cu20），以及焊件中的鉍（Bi）、铅（Pb）等低熔点杂质在晶界形成偏析，导致焊缝裂纹的产生。为防止热裂纹的产生，应采用热源集中的焊接方法，严格控制母材和焊接材料中的铋（Bi）、铅（Pb）等杂质的含量，并采用焊后缓慢冷却的方法控制裂纹的产生。

4.焊接接头性能低

紫铜在焊接时，由于焊缝晶粒受热严重而长大，合金元素的蒸发和氧化，焊接过程的杂质及合金元素的渗入等，都能使焊接接头的性能产生很大的变化，主要有以下几点。一是导电性下降。紫铜焊后，由于焊缝受杂质的污染、合金元素的渗入、焊缝不致密等因素的影响，其导电性能低于基本金属，杂质和合金元素越多，导电性就越差。二是力学性能下降。由于焊缝与热影响区的晶粒长大，各种脆性的易熔共晶在晶界上出现，使焊接接头的力学性能有所下降，尤其是塑性和韧性降低更为显著。三是耐腐蚀性能下降。由于焊接过程合金元素的蒸发和氧化焊接接头存在的各种焊接缺陷、晶界上存在的脆性共晶体等，都会不同程度地降低焊接接头的耐腐蚀性。

三、焊接工艺的确定及实施

1.焊接工艺的确定

经过对紫铜的焊接性分析，焊接方法采用热源集中的手工钨极氩弧焊，确定对线圈不添加任何金属，采用大电流熔化线圈本身，从而形成焊缝。原因：由于每批次线圈材质有所差异，不同的材质会直接影响到电阻值的高低。使用填充焊条或金属时，导致与原线圈的材质有差异，影响电阻值;如果使用HIAgCu34-16HL304银铜焊条成本高，电阻值超高，达不到要求。

2.焊接准备

（1）焊接前首先把升高片车削平整，然后将工件吊装到焊房工位进行固定，使工件焊接部位利于焊接操作。将待焊工件表面的油脂、水、氧化物及其他杂物清除干净，用铜钢丝轮打磨，直至工件露出金属光泽，再用丙酮清洗被焊面。（2）采用浸水后石棉布包扎在升高片下方，防止焊接温度过高。焊接完毕待冷却20min后，自然冷却到60～70℃再进行第二圈焊接，这样有效地防止烧损线圈包扎的绝缘层形成的碳化。

3.焊接实施过程

（1）焊接方向采用从外到里，焊枪与工件之间的夹角750。～850°（2）焊接顺序：焊一道，隔三道。隔三道的原因：每把线圈是四组，不间隔三道就会是一把线圈焊了二道，从而使线圈温度过高，烧损绝缘层。第一圈焊接完成后，自然冷却;然后依次焊完。（3）每一升高片上的焊点应为条状焊缝。（4）焊后清理焊接处，用钢锯条清理升高片上的焊渣及片间绝缘，除去铜瘤、灰尘，要使片间露出云母本色，防止匝间短路。（5）焊接表面不应有气孔或夹钨等缺陷，如有缺陷，应及时铲出返修。（6）清理干净焊缝后去除石棉，交下工序检测。

4.焊后检测

根据现场实际情况，决定采用对地工频耐压试验。焊接后的耐压试验。匝间：480V;对地工频耐压试验：4150V，1min无闪络击穿现象;测电阻1～57片，0.01242±10%Q。

四、结论

随着社会的发展及生产效率的不断提高，在堆焊修复机车零件的焊接方法，设备及工装上要求能够堆焊不同磨损程度的零件，同时再保证堆焊质量，能够进一步提高生产效率.