浅谈在药芯焊丝在40t轴重不锈钢矿石车中梁下盖板与腹板的应用
摘要：澳大利亚批量生产矿石车期间，为保证关键焊缝的质量，外方监造要求对中梁下盖板与腹板K形坡口焊缝采用药芯焊丝焊接，这是我们公司第一次大面积采用药芯焊丝。笔者通过组对间隙的控制、焊接操作细节及方法、易产生的缺陷、及产生缺陷原因的控制，圆满解决了药芯焊丝K型坡口问题，使探伤合格率达到100%。得到外方监造的高度认可，下面将总结的经验、焊接技术要领进行介绍
关键词：焊接工艺；中梁下盖板；腹板；应用
1、工艺评定阶段：
1.焊接工艺实验及评定：
焊接工艺评定在焊接中非常重要，AS1554.1中规定，母材或焊接材料更换必须重新做焊接评定。规定中包括：母材种类、焊接方法、焊接工艺参数，焊材牌号、接头类型、焊接位置、焊接方向、预热温度等。还要进行各种机械性能和理化实验。确保各项性能实验符合要求，形成WPS，方可应用的实际生产操作。
1.1应外方监造的要求，中梁都采用药芯焊丝，焊接位置有平角焊（PB），开坡口对接平焊（PA）。
1.2实验结果发现，平角焊焊接位置有弧坑裂纹产生，所以不建议采用该方法。
1.3开坡口对接平焊（PA）
开坡口对接平焊经焊接工艺评定，各实验结果符合评定标准，可以进入实施阶段。
2、操作方法：
2.1 中梁下盖板与腹板的组对
调整工艺方案和组对间隙：中梁下盖板与腹板坡口形式为角接K型坡口、钝边1mm。原下盖板与腹板牵引梁坡口处组对间隙为0-1mm、调整之后为3mm，以确保根部焊透。定位焊长度40mm、间隔300mm、焊脚尺寸4x4mm、采用小锯齿型运条方法。定位焊收弧时避免产生缩孔，定位焊的重要性必须等同于正式焊缝，以避免焊接过程中根部出现缺陷，影响焊接质量，影响超声波探伤合格率。
2.2 焊接设备及焊材准备
⑴选用脉冲焊机或KR500型气体保护焊机。
⑵焊丝采用K81TW。直径￠1.2mm.
⑶保护气体采用纯Co2，气体流量18-25L/mm.
3、中梁腹板与中梁下盖板（内侧）焊接操作
3.1 中梁下盖板与腹板组对点固焊结束后，在另一个台位旋转90°成平焊位置焊接中梁下盖板与腹板坡口焊缝。
3.2 调整好焊接规范，调整焊接电流时采用专用试板进行调节。不能在焊缝上调整，否者会影响焊接的质量。
3.3 原焊接打底焊焊缝时在中梁底板侧，焊工的视线受到限制、焊枪角度不正确，并且焊接时没有进行锯齿形摆动，造成在中梁腹板侧（坡口侧）焊缝融合不良，而下盖板侧则是铁水淌过去的是造成焊缝根部未熔合的原因之一。
3.4改进后打底层焊前，先用角磨机将点固焊背面氧化渣、飞溅、高低不平的焊缝打磨平整，焊工所处的位置应在中梁腹板侧，便于打底焊操作时能够清楚地观察到溶池根部的变化，确保根部焊透。采用右焊法，小锯齿形摆动，焊枪与水平面夹角45-50°。
3.5打底层焊接时采用单面焊双面成型的焊接方法，焊枪应对准坡口根部采用小锯齿型运条方法进行焊接，当电弧摆动到下盖板处时应稍作停顿，保证与下盖板熔合良好，当电弧摆动到另一侧坡口面时要有0.5-1mm的熔孔出现，如此往复操作。注意熔渣和铁水要分离开，防止夹渣。焊工要采用双手持枪，左手托在右手的下方，手臂在腹板上滑行，增加焊接过程的稳定性，原来焊工多采用单手持枪，焊接过程中焊枪稳定性差，也是造成未熔合的原因之一。背面焊缝要熔透、成型良好、减少背面焊缝的打磨量。
3.6原盖面焊时还是采用右焊法，焊枪角度同打底层，焊接采用锯齿型或月牙型运条法，电弧在坡口两侧应稍作停顿，融合两侧坡口边缘1-1.5mm，控制熔渣不能超前，防止产生夹渣、咬边、未焊满等缺陷。盖面焊缝不能低于母材，焊后将余高焊缝磨平。
中梁腹板与中梁下盖板（内侧）焊接操作操作要点：
⑴选择正确焊接规范：电流的选择要恰当，过大易造成未熔合﹑咬边﹑焊穿等缺陷。过小易造成未熔合﹑未焊透﹑成型不良等缺陷。我们经验是焊接规范的大小以操作者能控制熔池和铁水状态为准。操作者感觉控制不了熔池和铁水，焊接规范就大了。操作者感觉熔池和铁水速度慢，就小了。操作者感觉熔池和铁水控制的很好，有种指哪打哪的感觉，焊接规范的选择就是正确的。
⑵焊枪角度和适当的运条方法：采用右焊法，焊枪角度尽量45-50°之间，焊丝的干伸长度在能观察熔池和铁水状态的情况下尽量短，增加电弧的吹力。运条方法要灵活掌握，保证熔透。
⑶焊工所处的正确焊接位置：打底焊时在中梁腹板侧，盖面焊时在下盖板侧，有利于操作者观察焊接状态。
4、中梁腹板与中梁下盖板（外侧）焊接操作
4.1 在中梁吊至打磨台位，将中梁下盖板与腹板牵引梁K型坡口背面清根。原采用气刨清根的方法，热输入过大，造成芯盘间隙超差。为防止下盖板变形过大，芯盘尺寸超差采用角磨机清根的方法，清根深度9mm。将坡口里面的黑点（气孔）和黑线（未熔合或裂纹）等缺陷清理干净。
4.2 焊接三层为宜，每层焊缝厚度不超过4mm。填充层第一、二道焊接采用小锯齿形或月牙形运枪法，采用右焊法，焊枪角度40-50°。运枪时电弧在下盖板与坡口面都要稍作停顿，避免两侧产生过深的夹角。如果填充层焊缝两侧产生夹角，用角磨机将夹角打磨平整或微凹，避免產生层间未熔合现象。
4.3 第三层填充层时，采用锯齿型或月牙型运条方法。盖面焊时电弧应超过坡口边缘1-2mm，熔池金属不能超前、电弧在坡口两侧应稍作停顿，防止产生咬边、未熔合缺陷。
中梁腹板与中梁下盖板（外侧）焊接操作操作要点：
⑴用角磨机清理时要仔细，用手电或其他照明工具进行检查，确保无缺陷后方可进行下一层焊接。
⑵选择正确焊接规范、焊枪角度。
⑶层间打磨质量，消除夹角和缺陷。
5、焊后检验标准：
5.1 外观检验：根据ISO5817-B级标准要求不允许有表面气孔、裂纹、咬边、未熔合等缺陷。
5.2 内部检测
超声波探伤：根据ISO5817-B级标准要求不允许内部有气孔、裂纹、未熔合等缺陷。
6、结束语
通过上述措施，圆满解决了中梁下盖板和中梁腹板药芯焊丝操作问题，探伤合格率有原来的80%，提高到现在的100%。外方监造和客户非常满意。而且这种K型坡口焊接操作方法可以大量运用到澳大利亚FMG、BMA、GWA等车型的中梁焊接上，应用前景广阔。
参考文献：
[1]孙静.药芯焊丝填充率在线测量系统研究[D].电子科技大学，2010：40-45.
[2]符定梅，王凤，张莉，牛程.药芯焊丝质量控制措施研究[A].全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C].2011年.
（作者单位：中国中车齐齐哈尔车辆有限公司）