[发明专利]一种无间隙全熔透接头结构和焊接工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接接头形式和焊接工艺方法，尤其是涉及一种无间隙全熔透的接头形式和焊接工艺。

背景技术

在铁路客车转向架构架结构设计中，侧梁主体一般为四板方形箱梁结构，即由上、下盖板和立板焊接而成，焊接质量和焊缝的熔透情况直接影响着构架的疲劳寿命。

目前所设计的构架侧梁上、下盖板与立板焊接接头形式基本是无间隙HY形坡口T形接头，如图1所示。焊接工艺是下盖板与立板采用双面焊，而上盖板与立板因已形成封闭腔只能采用外侧单面焊。当采用常用的气体保护焊（MAG）焊接这种接头时，按相关标准和实际所能达到的焊接效果是立板钝边厚度C达不到完全熔合，将在整个形成的焊缝中留下一条自然缝隙，降低构架侧梁主体的焊接质量和构架的疲劳寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种更加合理的焊接接头形式和焊接工艺方法，在采用常用的气体保护焊（MAG）条件下，运用特殊的焊接操作工艺，使构架侧梁上、下盖板与立板所形成的无间隙接头达到全熔透效果，从而提高构架侧梁主体的焊接质量和构架的疲劳寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种无间隙全熔透接头结构，其特征在于：接头为T形接头，坡口为Ｊ形，Ｊ形的半径为16mm，圆心距离立板焊缝背面距离为17.5 mm，圆心距离平板上平面距离为2.5mm。

一种无间隙全熔透接头结构的焊接工艺方法，其特征在于包括下列步骤：

1、通过焊接工艺评定确定J形坡口半径进而确定J形坡口形状；

2、底层焊缝采用PB焊位焊接；

3、焊接方法采用通常的气体保护焊MAG，保护气体混合比Ar＋CO₂＝85%＋15%，底层焊接规范：焊丝直径1.2mm、电流290—310A、电压28—30V；

4、底层焊缝采用“摆动打孔退焊法”，以PB焊位焊接，焊接过程中焊枪与水平面夹角为20-30度，焊接开始时在焊缝起始端坡口面上形成“直径5mm熔透孔”，此时焊枪与焊接前进方向夹角为 85度，随着焊接向前进方向运行，焊枪角度需向60度过渡，过渡过程中，焊接电弧始终从“熔透孔”中穿过，同时在焊缝背面形成焊脚，当焊枪角度达到60度时返回到85度，便完成了一个操作循环，如此周而复始连续并有节奏的焊接操作。

本发明相对于背景技术具有的优点和进步：本发明“无间隙J形坡口T形接头”可使侧梁上、下盖板与立板间的焊缝达到全熔透焊接，并在接头背面形成3—5mm焊脚，可直接取消侧梁下盖板与立板的内腔焊缝，增加了侧梁结构的强度；因为是四板合成箱形后焊接，大大减小了侧梁的焊接变形，提高了焊接质量；侧梁主体采用全熔透焊缝对构架的疲劳寿命大有益处。

附图说明

图1是无间隙HY形坡口T形接头示意图；

图2是本发明无间隙全熔透接头结构示意图；

图3是构架侧梁无间隙J形坡口T形接头示意图。

具体实施方式

参照图2，本发明的接头为T形接头，坡口为Ｊ形，A为圆心到立板焊缝背面的距离取值17.5mm、B为圆心到平板上平面的距离取值2.5mm，以AB距离的交点为圆心以R取值16mm画圆弧即为J形坡口形状，J形坡口钝边厚度取值在1.7±0.25mm。

参照图3，1 底层背透焊脚、2 底层焊缝、3中间层焊缝、4表面焊缝、5 立板、6上盖板、7下盖板

焊接方法参照图2、图3：

1、J形坡口尺寸A、B、R的具体取值是这种焊接接头能否达到完全熔透的关键，需通过焊接工艺评定确定，R的圆心位置由A、B决定，三者又决定了J形坡口的钝边厚度，而焊接熔透效果主要取决于底层焊缝2，所以与立板的厚度无关，本发明中A取值17.5mm、B取值2.5mm、R取值16mm、J形坡口钝边厚度取值在1.7±0.25mm；

2、焊接层数取决于立板厚度（或坡口尺寸），底层焊缝必需采用PB焊位（立板垂直地面）焊接，这也是底层背透焊角良好的成形条件；

3、焊接方法采用通常的气体保护焊（MAG），保护气体混合比Ar＋CO₂＝85%＋15%。底层焊接规范：焊丝直径1.2mm、电流290—310A、电压28—30V；

4、为减少底层背透焊脚的氧化性和改善表面成形，底层焊接时可根据工件（如侧梁）箱形的封闭情况在焊缝背面采用焊剂或惰性气体保护，则会收到更加理想的效果；

5、底层焊缝操作技巧，采用“摆动打孔退焊法”，该操作法必需以PB焊位焊接才能收到良好效果，其关键点是：焊接过程中焊枪与水平面夹角比较小，一般控制在25度，焊接开始要在焊缝起始端坡口面上形成直径约5mm “熔透孔”，此时焊枪与焊接前进方向夹角85度，随着焊接向前进方向运行，焊枪角度需向60度过渡，过渡过程中，焊接电弧始终从“熔透孔”中穿过，同时对焊缝背面焊脚的形成有明显的填充效果，当焊枪角度达到60度时，焊接操作需以较快摆动速度使焊枪角度返回到85度，如此便完成了一个操作循环（约1秒钟，其中焊枪角度从85度过渡到60度用2/3时间，焊枪角度从60度返回到85度用1/3时间），如此周而复始，连续并有节奏的焊接操作。