内燃机车静液压系统管路内部焊缝质量提升的改进方法

内燃机车静液压系统管路内部焊缝质量提升的改进方法

杨 ,一

中车戚墅堰机车有限公司  江苏 常州 213011

摘要：本文主要论述了内燃机车静液压系统管路的焊接工艺和方法，静液压系统管路属于压力管道，接头形式为插接，并是由焊接而成的，机车运行过程中，管路接头在承受16MPa压力的同时还承受持续的动载荷，故焊接质量要求高。根据上述特点，管路接头采用内、外部焊接，内部焊缝能有效防止高压液压油通过管和接头体的间隙，由内向外冲击外部焊缝造成焊缝失效。通过两种焊接方法的对比，择优选用，内部焊缝的质量得到提升，能提高管接头抗持续动载荷的能力，达到产品设计要求，满足机车使用需求。

关键词：静液压系统管路  高压 持续动载荷 小直径管  焊接  内部焊缝质量

引言：内燃机车是用柴油机作为动力源，柴油机长时间工作会产生高温，利用循环水系统使柴油机降到正常工作温度，高温循环水进过冷却散热单节散热，散热单节温度过高则需要上部的冷却风扇驱动散热，根据水温变化温控阀开启调节阀阀门，高压油驱动冷却风扇转动，散热。冷却风扇的驱动是由液压泵经过静液压系统管路输送的高压静液压油驱动的。整个静液压系统管路接头都是采用小径管焊接而成的，工作压力为16MPa，接头是采用内、外焊接而成的，焊接质量的好坏，直接影响机车的行车安全。

一、静液压系统管路接头工作状态和焊接质量问题                                                                                                                                                                       

静液压系统管路接头是由10钢管Φ48、Φ38与相配套同材质的球形接头进行插接焊接而成，机车运行工作时，静液压系统管路承受16MPa的工作压力、还承受持续振动、管与管连接还存在强力组装带来一定的抗劲，管焊缝承受较大的剪切应力，另外管内部液压油通过管和接头体的间隙，由内向外冲击外部焊缝，综合上述因素，会造成管路接头失效，为确保机车运行安全，所以对管接头质量要求高。

由于管路现场装配时很难控制管子塞进接头体的尺寸。内部焊缝焊接时，呈垂直位，当管子塞进接头体1~15mm时，焊缝为PB（平角焊）位置；当管子塞进接头体>15mm时，管子与接头体有约5~6mm间隙，焊缝为PC（横焊）位置。

焊接方法一般采用焊条电弧焊（111），当焊接PC（横焊）位置时，由于管口小，焊条角度不合适，焊接完成焊缝上口会有较深的咬边，需要再焊一道遮盖咬边，一：工作时间加长一倍；二：接头体过热。于是考虑选用药芯焊丝气体保护焊（136）断弧焊焊接，能有效控制PC（横焊）位置的咬边，下面就是两种焊接方法的对比。

二、焊接工艺

1、母材及焊材

母材采用10钢，规格为Φ48mm×4mm、Φ38mm×3mm，并采用与其配套的同材质球头。

内部焊接方法:一、采用焊条电弧焊（111），焊材E4303,Φ2.5；二、药芯焊丝气体保护焊（136），焊材TWE711Ni,Φ1.2。

2、焊接参数

焊接参数如表1所示。

表1  焊接工艺参数

3、操作步骤及方法

（1）焊条电弧焊（111）焊接管内腔焊缝

先将待焊管接头用台钳夹持住，接头形式为PC（横焊），由于是在孔内腔焊接环缝，焊条角度受限，操作者的视线受限，焊接非常困难。（见图1）

               图1  管内腔焊接图示             图2  管内腔焊接后图示

a防止飞溅物和焊渣掉入管内腔或沾在管壁上难以清除，用一坨微湿的棉纱塞到焊缝下30mm处，这样焊接时棉纱不容易烧着，又能有效防止飞溅物沾在管壁深处，焊后方便取出，效果显著。

b内腔焊接时，采用断弧焊接。起弧时稍微停顿，使焊缝上下口熔化，形成第一个焊点，然后由上口引弧移至下口，断弧。断弧时，由于管口小，只能将焊条提出管口才能完成灭弧，焊条提出管口灭弧时，电弧如果打到接头体的圆弧面，会造成接头体圆弧线性接触面不平，无法保证密封而导致管接头报废。断弧、起弧、焊接，依次循坏。焊条随着管口内圆的弧度不停的转动，焊到180°位置时停弧，移动位置焊接后半圈。焊接完成后，敲除焊渣，检查焊缝。由于孔径小，焊条角度不合适，造成电弧由上往下吹，使上边缘严重咬边，只能再焊一道环缝弥补咬边。（见图2）。

（2）药芯焊丝气体保护焊（136）焊接管内腔焊缝

         图3  普通喷管图示                            图

4  喷管直径对比图示

a药芯焊丝气体保护焊（136）焊接，常用喷管直径为20mm（见图3），Φ38的管内径是32mm，操作时焊工视线严重受影响，看不到前端焊缝，于是采用变径喷管（前端直径为13mm）（见图4）视线良好。（见图5）

        图5 变径喷管焊接图示                        图6 管内腔焊接后图示

b焊接时采用断弧焊接。引燃电弧后，注意观察球形接头的上端和管口是否熔化后，形成第一个焊点。然后由上口引弧移至下口，断弧。灭弧由焊枪开关控制，焊枪无需提起，操作方便。断弧、起弧、焊接、灭弧依次循环。由于管径小，焊枪随着管子的圆弧快速转动，始终观察熔合情况并保持短弧及焊枪角度。再由于是环缝焊接，收尾焊封闭口时，到起头点还有2mm处，稍做停留，利用电弧吹力和热量，使起头点熔化再焊接过起头点5mm处划圆圈收尾。焊后清理焊渣，焊缝光洁，上口无咬边。（见图6）

三、焊后检验

   采用两种不同的焊接方法焊条电弧焊（111）与药芯焊丝气体保护焊（136）焊接管内腔焊缝，明显药芯焊丝气体保护焊(136)焊接质量好，焊缝光洁，达到圆滑过渡，内部无超标缺陷，工作效率能提高50%。

四、结论

通过上述两种焊接方法的对比，药芯焊丝气体保护焊(136)焊接质量好，无超标缺陷，内部焊缝能有效避免高压油通过接头体与管子间的间隙冲击外部焊缝，提高管接头抗持续动载荷的能力，有效保证机车行车安全。

参考文献：

[1]陈祝年主编。焊接工程师手册[M]。北京：机械工业出版社，2002.

[2]周振峰主编。焊接冶金学（金属焊接性）。北京：机械工业出版社，1996.

[3]陈祝年主编。焊接工程师手册[M]。 北京：机械工业出版社，2002.1

[4]刘云龙主编。袖珍焊工手册[M]。 北京：机械工业出版社，1999.10

作者简介：

姓名，杨一（1971年1月），性别：男，职称：高级技师。2013年毕业于西南科技大学机械设计制造及其自动化（焊接方向），本科，现在江苏省常州市中车戚墅堰机车有限公司机车制造公司从事焊接工作。通讯地址：江苏省常州市武进经开区五一路花溪兰庭3 -甲-201室。邮编：213011。电话：18921076627。