关于转向架构架用铸件缺陷焊接修复技术研究

冷传彬 侯文涛 郭成

摘 要：为有效满足列车对于各项技术与性能的具体要求，在转向架构架当中有许多零件的形状都是非常复杂的，造成在落实组焊工作时实际难度较大，加大制造的成本投入。通过笔者的了解，铸件具有成本低与可形成复杂性零件的特点，在实际的转向架制造中获得了较为广泛的应用。但是，铸件的废品率较高，经常发生气孔、杂质以及缩松等情况，因此深入探究与分析铸件缺陷相关修复技术，对于铸件制造商与铸件用户而言都很重要。本文以笔者长期的调查为基础展开论述，在铸件缺陷出现原因以及焊接修复技术的剖析与探究中以原料为G20Mn5的铸件为例，通过本文的阐述，希望能为相关行业今后的工作开展提供理论支撑。

关键词：转向架构架;铸件;铸件缺陷;焊接修复

引言：

转向架在列车运行中极其重要，它属于列车行走部件，直接影响列车运行的可靠性与安全性，转向架构架承担着列车支撑重任，它的重要性无需多言。转向架构架的组成元素偏多，主要有侧梁、纵梁、电机吊座、齿轮箱吊座以及横梁。铸件因为它成本低与易成型特征广泛运用至轨道交通、船舶制造以及航空航天等多个行业，然而从铸件质量测评中可知，它的稳定性极差，每批或是单一铸件可能会因为生产时的疏忽导致气孔、缩松、裂纹以及夹杂等情况的发生。因此，在实际的铸件生产与使用中，缺陷修复技术尤为重要。本文以某齿轮箱吊座为研究对象，详细探究了铸件中缺陷形成的真实原因与相关焊接修复技术。

1铸件缺陷及原因分析

齿轮箱吊座对齿轮箱（如图一）来说较为重要，它肩负着重要的固定作用，因为它的结构比较复杂，假如选择钢板组焊方案，就会出现较多且集中的焊缝，工艺实施难度极大，还会产生较大的焊后应力与焊接变形。笔者通过分析之后，选择了优势更明显的铸造式齿轮箱吊座。将齿轮箱吊座通过特定方式组焊至构架，在落实机械加工任务时发现某些齿轮箱吊座的键槽区域有长条形气孔出现，它的宽度是4毫米、深5毫米、长约21毫米，与相关使用安全要求相违背。

笔者对铸件生产工艺展开剖析与探究后认为，存在某些缺陷的铸件在落实浇铸工作时浇包嘴到浇口杯的实际距离过大，在浇铸中钢液会卷入部分气体，导致无法排出金属液，是导致气孔缺陷出现的关键原因。在后期生产时要从铸造的源头抓起，逐步细化有关工艺操作，适當提升浇铸温度，合理把握浇包镇静的总时长，努力缩短浇包嘴到浇口杯的实际距离。此外要降低浇铸的平均速度，让金属可以平稳充型，避免气体的卷入，让型腔与液体金属当中存在的气体可以顺利排出，进而降低缺陷发生的概率。

对于已经完成组焊的齿轮箱吊座而言，如果更换组焊之后的铸件，就可以会造成构架整体的报废，如果想继续使用该齿轮箱吊座，就要针对其科学合理地开展局部修复工作，这也是唯一有效的处理方法。

2焊接修复工艺方案

在返修具体方案的拟订中，有关人员既要综合考虑材料自身属性与性能特点，还要结合铸件的实际特征。本文探究的铸件原料是G20Mn5，它属于低碳低合金型铸件，它的化学成分大约与国标当中的ZG20SiMn及ZG20Mn相同。这种钢材具有实际焊接性能较好、裂纹倾向偏小以及综合力学性能较为优异等多个特点，在国内的轨道交通行业中，此种材料大多运用在牵引电机当中的压圈、转向架支架、悬挂勒以及端盖等铸件当中。

笔者通过大量的文献资料查阅与事物测量计算得知，G20Mn5的实际碳当量大约是0.43%，高于通常认为可以不预热的实际碳当量值，具体数据为0.4%，而且铸件的实际厚度较大，因此在焊修工作开始前要对铸件进行预热，进而有效提升补焊的实际质量。与此同时，通过观察可知，铸件的组织较为疏松，在焊接工作进行时可能会产生少量的气体，因此在焊接方案拟订及工艺选择时，要考虑适度加大热输入量，有效延长冷却的总时长，确保气体可以得到充分排出。

综合考虑以上诸多因素，在返修方案正式敲定之前，根据相关标准与准则对施工工艺进行评定与实验，保证拟订的返修方案科学有效，综合考虑缺陷具体情况、材料综合属性以及铸造特征等多种因素，科学拟订返修方案，详细的返修方案如下。

第一，要选择打磨机来承担铸件缺陷的具体打磨任务，直到把铸件缺陷完全清除掉，与此同时要对焊接坡口与坡口附近的漆、锈以及油污等多种杂质进行清除，保证待焊区域25毫米范围内没有以上几种污染，还要尽量露出金属的光泽。第二，在坡口尺寸的合理确定中要参考部件的横截面厚度、焊工的实际操作条件以及坡口部位，还要把坡口修磨至合适的尺寸，缺陷完成清除之后坡口的修磨状况要满足有关要求。第三，在缺陷清理的同时还要配合落实磁粉检测活动，直到缺陷全部清除为止。第四，要选择多层多道焊（如图二），在焊接工作落实中各层的实际焊缝不能大于4毫米。在选择多层焊时，首层焊缝要选择较小的电流来施焊，努力降低焊缝的实际熔合比，避免热裂纹的出现。各层焊接完成后都要开展熔渣清除活动，当发现存在裂纹或是其余缺陷时要立马进行清除，之后才能进入下一层的焊接中。第五，详细的焊接工艺参数如下：针对焊材来说，焊丝为φ1.0 mm，预热温度要在150℃到250摄氏度之间，焊接位置要参照实际情况;对于焊接技术参数来说，焊接时的电流要在170到190安之间，电弧电压要在20到23瓦之间。第六，每道焊缝完成相应的焊接任务后，要利用锤击来释放压力。此外还要对焊缝根据实际情况进行修磨，焊缝的外观检查也不可少。第七，焊接完成24小时后，要利用磁粉与超声波组织探伤活动，决不允许焊接的表面与内部存在任何的缺陷。第八，焊修完成之后，要针对构架整体实施去应力与退火处理。通过补焊工作后重新运用至铸件的齿轮箱吊座未发现有任何缺陷，已经符合有关规范与标准了，可以投入正常的使用中。

3结论

综合来说，当今铸件缺陷问题制约与影响着每位铸件生产商以及铸件用户，通过探究得到一种简便和快捷的修补方案在该行业具有极重的现实意义与价值。通过上文的相关阐述与分析可明确得知，在铸件修复当中焊接修复属于可行性较高的解决与应对措施。焊修中要使用的工具较为简单，可以在发现相关缺陷后立即实施焊修工作，进而有效降低铸件单品以及有关部件的实际报废率，促进相关行业生产效益与经济效益的双丰收。

参考文献：

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