论文部分内容阅读
摘 要：文主要分析了A型内燃机车燃油箱的结构特点和使用性能，通过对焊接方法、焊接材料及组焊工艺等方面进行研究和实践，总结出合理的焊接规范，并对制造过程中出现的工艺难点，采取了相应的工艺措施，确保产品的制造质量。
关键词：燃油箱;密封性;焊接;漏点
一、前言
A型内燃机车车体燃油箱采用与底架一体的整体式结构，燃油箱总容量可以达到7500L。燃油箱由左右两部分组成，采用纵横交错的隔板结构，大大提高了其刚度，使得底架中部燃油箱部分挠度接近于零。燃油箱本身结构比较复杂，它不但有盛装燃油的功能，同时有很大的承载能力。这就要求燃油箱结构既要有足够大的密封空间、又要有好的强度和韧性。这就要求燃油箱在装配等各项工作中必须严格执行工艺规程，为产品的定型生产做好技术工艺准备。
二、燃油箱组焊工艺过程
燃油箱的组焊，首先是在油箱装配（左）、（右）的组对胎上进行组对焊接。再将油箱装配（左）、油箱装配（右）放入燃油箱组对胎，保证燃油箱宽度，铺设底面盖板，焊接和前后端板之间的焊缝，吊入焊接转胎中，夹紧固定。在隔板和底面盖板之间安装角钢，焊接内部所有的焊缝及管路。最后，在燃油箱装配组对完成后，将其吊置燃油箱焊接转胎之上，旋转压紧装置手柄压紧固定。依次焊接各焊缝。由中间向两侧同时进行焊接。
由于燃油箱内部要存储燃油，所以内部的清洁度要求时比较高的，在内部的焊接工作全部完毕后，要清除内部的焊渣，焊豆及杂物。在清洁度达到要求后才能焊接正面的内层盖板和前后端板外侧的管路。为了保证机车在行驶途中，不发生漏油，所以在内层盖板组焊完毕后要对其气密性进行检查。合格后才能进行外层焊接盖板及小件。
（一）焊接前准备工作
1.确定安装设备及工具状态良好。
2.检查来件形状尺寸，合格后方可施焊。
3.焊道周围30mm范围内要打磨出金属光泽，焊道表面无油污等，并不准在焊道上喷除痘剂。
4.施焊场地不允许有对流风，以免产生焊接缺陷。
5.现场温度不能低于5℃。
（二）工艺措施;
为了获得优质焊接接头，应采取一些工艺措施。
1.焊接时要加强被焊接材料的保护，防止或减少周围空气的入侵。
2.尽量缩短被焊接材料在液态下停留的时间，以防止或减少生成金属间化合物。
（三）燃油箱结构焊接
由于A型燃油箱是承载结构，对于焊接质量的要求非常高，其承载载荷和密封性都要通过焊接来实现。同时由于燃油箱要承装燃油，要求密封，在燃油箱焊接完毕后，要进行气密性试验和保压试验。对于漏点要用碱性焊条进行补焊。所以如何减少气密性试验时的漏点数是我们要关注的。也是提高燃油箱生产效率的关键。
三、焊接材料及相关标准
（一）燃油箱板料材质-Q345E以及焊接填充材料确定
A型机车燃油箱为承载结构，大部分板材为Q345E钢板。Q345E的综合力学性能良好，低温性能也优于普通碳钢。具有良好的塑性和焊接性能。用于机车车辆、起重机、桥梁等承受动力载荷的结构。Q345E的化学成分及力学性能如下表2-1、2-2所示：
根据Q345E钢焊接的强度原则兼顾母材的抗拉强度性能以及使用条件选用刚性较好的ER50-6焊丝。
（二）焊接缺陷及影响因素
焊接时需严格按照焊接标准施焊，有效完成焊缝成型及焊接质量
焊缝尺寸——需严格按照工程图纸标注的焊缝尺寸标准和要求施焊。
焊缝轮廓——理想的角焊缝应包含一个平端面，从而使焊喉尺寸等于0.707倍的焊角长度。留下凹槽或凸焊凸度过大的焊缝必须进行返修。
气孔——在有铁锈或油脂等的表面上进行焊接时，有时会产生气孔任何超出标准的气孔或虫眼儿气孔必须清除掉。
夹渣——夹渣是残留在焊缝金属中的或在焊缝金属的母材金属之间的被氧化的非金属固体，必须避免夹渣现象。
未融合——每条焊缝的所有焊点处，包括接头的侧边和根部，母材金属和焊条熔化金属之间都应完全熔合。未融合是不允许出现的，要通过气爆打磨、重新焊接。
裂纹——在焊缝或母材与焊缝的交界处都要求没有裂纹，包括火口裂纹。裂纹应通过刨削、磨削或焊接固体彻底清除。
外观成型质量——通过焊缝的外观修饰可以对焊缝的结构产生少许影响，而且从顾客接受的角度看，外观修饰很重要，焊缝须光滑、无飞溅的，包括焊缝周围的区域。所有的渣滓要彻底清除掉。
1.焊接变形的原因及对产品影响
焊接变形的原因是焊接应力。焊接应力使产品的强度降低、冲击韧性降低、容易导致焊接裂纹的产生，造成焊接件形状、尺寸的不稳定。
2.焊接应力的产生
焊接应力是在施焊过程中，焊接件经受一场不均匀的加热和冷却而产生的内应力。按应力的性质又分为热应力和组织应力。热应力是热胀冷缩引起的，组织应力又叫相变应力，是由焊缝金属组织内部发生变化引起的。
3.焊接结构的疲劳
由于焊接接头焊趾处的焊接缺陷、应力集中和残余拉伸应力的作用，其疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。所以焊接结构的疲劳强度取决于接头的疲劳性能，即焊接接头的抗疲劳性能，关系着焊接结构能否安全使用。 因此为了使焊接结构很好地满足工程上对其提出的承受动载的要求，能够采取的措施主要有两点。一方面，增加对焊接结构抗疲劳性能的了解，精心设计结构形式及接头形式，使所设计的焊接结构更合理，具有更高的疲劳强度;同时提高和严格控制焊接质量，防止和减少焊接缺陷的产生;另一方面，直接面对焊接接头疲劳性能较差的弱点，在焊接结构制造过程中、完成后以及使用过程中采取有效的工艺措施，提高接头的疲劳强度，增加其承受动载的能力、延长其使用寿命。
四、结论
经多次实践总结，关于燃油箱结构焊接时应该严格按工艺要求操作并采用恰当的焊接规范;焊接电压应为32V左右、焊接电流为260A左右，气体流量为15-18L/MIN。焊接时手把不摆动。平焊时手把垂直与焊道;角焊时，焊枪处于两板之间（各呈45°夾角）。通过上述焊接工艺的制定，有效保证了A型内燃机车燃油箱的组焊质量，达到了设计图纸的要求，同时为该类产品的制造提供了参考和借鉴价值。
参考文献：
[1]纪明刚编写《机械设计》北京高等教育出版社，1996年出版.
[2]中国北车集团编写的《机车车辆铆工》中国铁道出版社.
关键词：燃油箱;密封性;焊接;漏点
一、前言
A型内燃机车车体燃油箱采用与底架一体的整体式结构，燃油箱总容量可以达到7500L。燃油箱由左右两部分组成，采用纵横交错的隔板结构，大大提高了其刚度，使得底架中部燃油箱部分挠度接近于零。燃油箱本身结构比较复杂，它不但有盛装燃油的功能，同时有很大的承载能力。这就要求燃油箱结构既要有足够大的密封空间、又要有好的强度和韧性。这就要求燃油箱在装配等各项工作中必须严格执行工艺规程，为产品的定型生产做好技术工艺准备。
二、燃油箱组焊工艺过程
燃油箱的组焊，首先是在油箱装配（左）、（右）的组对胎上进行组对焊接。再将油箱装配（左）、油箱装配（右）放入燃油箱组对胎，保证燃油箱宽度，铺设底面盖板，焊接和前后端板之间的焊缝，吊入焊接转胎中，夹紧固定。在隔板和底面盖板之间安装角钢，焊接内部所有的焊缝及管路。最后，在燃油箱装配组对完成后，将其吊置燃油箱焊接转胎之上，旋转压紧装置手柄压紧固定。依次焊接各焊缝。由中间向两侧同时进行焊接。
由于燃油箱内部要存储燃油，所以内部的清洁度要求时比较高的，在内部的焊接工作全部完毕后，要清除内部的焊渣，焊豆及杂物。在清洁度达到要求后才能焊接正面的内层盖板和前后端板外侧的管路。为了保证机车在行驶途中，不发生漏油，所以在内层盖板组焊完毕后要对其气密性进行检查。合格后才能进行外层焊接盖板及小件。
（一）焊接前准备工作
1.确定安装设备及工具状态良好。
2.检查来件形状尺寸，合格后方可施焊。
3.焊道周围30mm范围内要打磨出金属光泽，焊道表面无油污等，并不准在焊道上喷除痘剂。
4.施焊场地不允许有对流风，以免产生焊接缺陷。
5.现场温度不能低于5℃。
（二）工艺措施;
为了获得优质焊接接头，应采取一些工艺措施。
1.焊接时要加强被焊接材料的保护，防止或减少周围空气的入侵。
2.尽量缩短被焊接材料在液态下停留的时间，以防止或减少生成金属间化合物。
（三）燃油箱结构焊接
由于A型燃油箱是承载结构，对于焊接质量的要求非常高，其承载载荷和密封性都要通过焊接来实现。同时由于燃油箱要承装燃油，要求密封，在燃油箱焊接完毕后，要进行气密性试验和保压试验。对于漏点要用碱性焊条进行补焊。所以如何减少气密性试验时的漏点数是我们要关注的。也是提高燃油箱生产效率的关键。
三、焊接材料及相关标准
（一）燃油箱板料材质-Q345E以及焊接填充材料确定
A型机车燃油箱为承载结构，大部分板材为Q345E钢板。Q345E的综合力学性能良好，低温性能也优于普通碳钢。具有良好的塑性和焊接性能。用于机车车辆、起重机、桥梁等承受动力载荷的结构。Q345E的化学成分及力学性能如下表2-1、2-2所示：
根据Q345E钢焊接的强度原则兼顾母材的抗拉强度性能以及使用条件选用刚性较好的ER50-6焊丝。
（二）焊接缺陷及影响因素
焊接时需严格按照焊接标准施焊，有效完成焊缝成型及焊接质量
焊缝尺寸——需严格按照工程图纸标注的焊缝尺寸标准和要求施焊。
焊缝轮廓——理想的角焊缝应包含一个平端面，从而使焊喉尺寸等于0.707倍的焊角长度。留下凹槽或凸焊凸度过大的焊缝必须进行返修。
气孔——在有铁锈或油脂等的表面上进行焊接时，有时会产生气孔任何超出标准的气孔或虫眼儿气孔必须清除掉。
夹渣——夹渣是残留在焊缝金属中的或在焊缝金属的母材金属之间的被氧化的非金属固体，必须避免夹渣现象。
未融合——每条焊缝的所有焊点处，包括接头的侧边和根部，母材金属和焊条熔化金属之间都应完全熔合。未融合是不允许出现的，要通过气爆打磨、重新焊接。
裂纹——在焊缝或母材与焊缝的交界处都要求没有裂纹，包括火口裂纹。裂纹应通过刨削、磨削或焊接固体彻底清除。
外观成型质量——通过焊缝的外观修饰可以对焊缝的结构产生少许影响，而且从顾客接受的角度看，外观修饰很重要，焊缝须光滑、无飞溅的，包括焊缝周围的区域。所有的渣滓要彻底清除掉。
1.焊接变形的原因及对产品影响
焊接变形的原因是焊接应力。焊接应力使产品的强度降低、冲击韧性降低、容易导致焊接裂纹的产生，造成焊接件形状、尺寸的不稳定。
2.焊接应力的产生
焊接应力是在施焊过程中，焊接件经受一场不均匀的加热和冷却而产生的内应力。按应力的性质又分为热应力和组织应力。热应力是热胀冷缩引起的，组织应力又叫相变应力，是由焊缝金属组织内部发生变化引起的。
3.焊接结构的疲劳
由于焊接接头焊趾处的焊接缺陷、应力集中和残余拉伸应力的作用，其疲劳强度大幅度地低于基本金属的疲劳强度。所以焊接结构的疲劳强度取决于接头的疲劳性能，即焊接接头的抗疲劳性能，关系着焊接结构能否安全使用。 因此为了使焊接结构很好地满足工程上对其提出的承受动载的要求，能够采取的措施主要有两点。一方面，增加对焊接结构抗疲劳性能的了解，精心设计结构形式及接头形式，使所设计的焊接结构更合理，具有更高的疲劳强度;同时提高和严格控制焊接质量，防止和减少焊接缺陷的产生;另一方面，直接面对焊接接头疲劳性能较差的弱点，在焊接结构制造过程中、完成后以及使用过程中采取有效的工艺措施，提高接头的疲劳强度，增加其承受动载的能力、延长其使用寿命。
四、结论
经多次实践总结，关于燃油箱结构焊接时应该严格按工艺要求操作并采用恰当的焊接规范;焊接电压应为32V左右、焊接电流为260A左右，气体流量为15-18L/MIN。焊接时手把不摆动。平焊时手把垂直与焊道;角焊时，焊枪处于两板之间（各呈45°夾角）。通过上述焊接工艺的制定，有效保证了A型内燃机车燃油箱的组焊质量，达到了设计图纸的要求，同时为该类产品的制造提供了参考和借鉴价值。
参考文献：
[1]纪明刚编写《机械设计》北京高等教育出版社，1996年出版.
[2]中国北车集团编写的《机车车辆铆工》中国铁道出版社.