中车齐齐哈尔公司冲压车间黑龙江齐齐哈尔161002
摘要：使用埋弧焊对Q450钢进行焊接，通过反复调试，针对影响焊接质量的各种因素，采取合理的方法予以解决，获得了合格的产品。
关键词：埋弧焊；盖板中组成；工艺参数
前言
盖板中组成（枕梁处）是货车承重的重要部件，主要由盖板中和四个加强板组焊而成（如图1），如果在列车运行过程中发生断裂，将会导致翻车，所以对它的焊接质量要求十分严格，要求其必须焊透，并不得有气孔、夹渣等减小焊缝强度的缺陷存在，所有接头处需打磨圆滑过渡，以消除裂纹源。
图1盖板中组成简图
此工件的厚度为12mm，材质为Q450NQR1高强钢，原焊接方案为手工电弧焊，来料正面加工坡口，焊完后，将工件翻个，用气刨清根后，再进行背面焊接，最后把背面焊缝磨平，以免影响组装。
此种焊接方式虽然保证了产品质量，但来料加工坡口，增加了产品成本和加工工序，操作者手工作业劳动强度大、需进行多道焊，工作效率极其低下，并且需配备烘干箱、保温桶等辅助设备，为提高效率，减轻操作者劳动强度，需对其进行改进。
在通常情况下，手工电弧焊、气体保护焊和埋弧焊中，埋弧焊的熔深是最大的，生产效率高。这是因为：一方面焊丝导电长度缩短，电流和电流密度提高，因此电弧的溶深和焊丝溶敷效率都大大提高。（一般不开坡口单面一次溶深可达20mm）另一方面由于焊剂和溶渣的隔热作用，电弧上基本没有热的辐射散失，飞溅也少，虽然用于熔化焊剂的热量损耗有所增大，但总的热效率仍然大大增加。因此，为了提高效率和保证质量，我们决定选用埋弧焊进行焊接。
1焊接工艺
1.1焊接设备
焊接设备选取的是唐山开源公司生产的ZD5-1000埋弧焊电源，直流反接。
1.2焊接工装
焊接工装如图2，主要由架体组成、升降压紧机构、导向装置、小车轨道及冷却系统几部分构成。当工件按要求靠紧定位档之后，开动风阀，升降压紧机构下沉压在工件表面上，埋弧焊小车开动电源，沿小车轨道进行焊接，完成焊接后，关闭电源。背面使用的为导热性良好的紫铜垫，在紫铜垫中钻有直径为20mm的通孔，中间流有循环冷却水，使背面焊缝不与工装粘连，以保证保背面焊缝的成型。
图2焊接工装示意图
1.3工件准备
单件可通过剪机剪切或数控切割下料完成，但料的平面度必须保证在0.5mm以内，如果平面度超差，将会减薄实际焊接的厚度，产生焊穿或焊缝成型不良的现象，造成返修，因此，在组焊时，还通过升降压紧机构对料进行校正，以保证工件平面度。
1.4焊接参数
焊接参数主要包括焊接电流、电压，焊接速度，焊丝直径，焊接材料等。
（1）焊丝直径。焊丝直径的选择非常关键，直径太细，焊接电弧不稳，飞溅太大，另外，工作效率也低：直径太粗，易产生未焊透现象。经过反复试验，选用直径3.2mm焊丝比较合适.
（2）焊接电流。焊接电流要选择合适，若焊接电流过大易造成电流对金属熔池的压力增大，电弧输入焊缝的热能加大，使熔池的温度升高。会造成焊缝余高增加，并使背部焊缝过高或焊穿缺陷。经多次焊接测试，焊接电流定为550-670A。
（3）焊接电压。焊接电压应依据焊接电流进行调整。焊接电压过大会造成焊接电弧输入的热量增加，焊缝宽度增加，熔深和余高明显减小，易出现未焊透；焊接电压过小，焊接电弧短，形成较窄较高焊接接头，电弧燃烧不稳定。最后选择的焊接电压为28-34V。
（4）焊接速度。焊接速度对焊缝内部与外观质量都有重要影响，当焊接电流、焊接电压一定时：焊接速度过快，熔化金属不足、熔宽减小，焊缝成凸起状，焊趾处易形成咬边、熔合不良及应力集中等缺陷，同时焊缝的冷却速度也会相应的加快，熔敷金属内的气体来不及溢出，焊缝已成形完毕，易在焊缝内部形成气孔；焊接速度过慢，熔池金属体积显著变大，焊道变宽，焊趾处满溢，焊接线能量也会随之增大，焊缝金属因过热造成晶粒组织粗大与合金元素烧损，引起焊缝力学性能下降。经过反复调试，确定14-17m/h为最佳焊接速度。
（5）焊接材料。和母材Q450NQR1配套焊丝的牌号为：TH550—NQ—Ⅲ；焊药牌号为：SJ101。
2存在问题及解决措施
2.1气孔问题
气孔缺陷是由母材及焊材中的水份、表面的铁锈、油污等的影响及焊剂烘干不彻底等原因引起的，所以，SJ101焊剂使用前必须经烘干箱中300-350℃烘干2小时；焊丝必须要经过盘丝除锈机盘入焊丝盘内，盘丝过程中将焊丝表面有锈迹的地方除锈；不得手工盘丝，避免焊丝受到二次污染；特别是工件摞钻时用水冷却钻头，易产生积水，须用风吹干或用布抹净。采取上述措施后，避免了气孔的产生。
2.2弧坑问题
由于焊接电流较大，焊接溶池也较大，所以在焊缝尾部出现较大弧坑，为此，采用回焊收弧的方式给予解决，即当焊接电弧焊接超过补强板端部2-4mm时，采用回焊法将焊接电弧向后移动10-20mm，收弧时间为1-2秒。
2.3背面焊缝凸出
生产一段时间后，出现了背面焊缝凸出的现象，经查，是由于冷却铜垫凹陷，导致垫板与工件未靠严，出现间隙造成背面焊缝过多，造成背面焊缝凸起，影响产品质量。对此，我们重新对铜垫进行了加工刨平，解决了此项问题。
3结论
针对以上问题相应采取了措施，施焊完毕后，对焊缝进行了肉眼检查，焊缝外观成形良好，并用电弧气刨对焊接部位进行了破坏性检测，未发现任何焊接缺陷。
参考文献：
[1]唐钊.埋弧自动焊技术在电力建设钢结构加工中的应用[J].中国高新技术企业，2011（12）.
[2]刘玉芬，王玉玲，魏春叶.埋弧自动焊在锅炉、压力容器筒体（Q235B，δ=6mm）焊接中的应用[J].现代制造技术与装备，2009（02）.
[3]马磊锋，王玉安，蒋应田.初学者在埋弧自动焊操作实验中遇到的问题及解决办法[J].电焊机，2013（01）.
[4]张晓明.横向埋弧自动焊摆动跟踪系统研究控制理论与控制工程[D].沈阳大学，2012（学位年度）.