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[摘 要]我公司本批次生产的PW120E地铁构架，广泛应用在各个城市地铁项目车辆上，该构架结构性可靠，承载能力强，该构架由两个侧梁和横梁组成，焊接量大，属于箱体结构。窄小空间内腔焊较多。生产中，主要表現出的问题有：横梁内腔组焊焊缝在水平位置窄小空间中施焊，焊枪操作不变，焊缝熔池处在盲区不宜观察，容易出现焊缝成型不美观，角焊缝焊止处出现咬边，表面气孔，收弧处凹坑，根部焊缝熔深不够，此焊接缺陷降低了结构强度。本文主要介绍PW120E构架横梁阻焊内腔焊缝缺陷通过操作手法来防控，保证焊接质量，减少返工率，提高生产力，减小了焊工在窄小空间施焊的难度。
[关键词]窄小空间施焊焊接缺陷握枪手法
中图分类号：TE315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0054-02
一、该型构架工艺特点
该型构架为箱形全焊接结构，横梁和侧梁由低合金钢板和全探伤铸造件组焊而成，可最大限度地减少焊缝数量。构架设计充分考虑了等应力结构，减少了应力集中。板材选用具有低焊接裂纹敏感性的P355NLI钢材，符合EN10028-3-2003承压用动性能，自负荷性能等，均达到了合同要求。为满足构架性能要求，横梁腔体加强筋板较多，部分区域焊缝结构紧凑，焊缝性能要求较高，存在相应施焊难度。相比一般承载结构，在设备、耗材选用如下几个特点：
1.1、设备选择：为提高焊缝质量，降低人员技能要求等级，使横梁腔体焊缝尽量处在水平焊接位置。所以选用双立柱头尾架变位器，此变位器可升降；可沿X轴旋转变位。从而使横梁腔体所有焊缝都处在适当高度且水平焊接位置，满足了工艺上施焊的要求。
1.2、焊接材料：板材选用具有低焊接裂纹敏感性的P355NLI钢材，符合EN10028-3-2003承压用动性能，自负荷性能等。
1.3、填充材料：焊丝选用直径1.2mm，ISO14341-A：G464MG4Sil，此焊丝适应低合金鋼结构混合气气保焊，PW120E专用。
1.4、保护气体：80%Ar+20%C02混合气体，该配比保护气体一方面能够对熔池有很好的保护效果，另一方面降低熔滴熔池表面张力，获得稳定喷射过渡，熔深足够，表面成型理想。
二、横梁装配和焊接参数
2.1 组装横梁下盖及内腹板（图1）
2.1.1将横梁下盖板吊放入工装，靠紧定位后压紧固定；组装横梁内腹板。保证内腹板与下盖板间隙不大于1mm.
2.1.2完成内腹板与下盖板点焊，点焊长度20-40mm，间隔250-300mm.
2.2 组装横梁立板、筋板
2.2.1 组装横梁立板1.立板2.立板3，定位夹紧，保证立板与下盖板装配间隙不大于1mm.完成点焊固定。
2.2.2 划线组装横梁筋板，保证装配间隙不大于1mm， 完成点焊固定。
2.3 组装横梁外腹板
组装横梁外腹板时，保证外腹板与下盖板间隙不大于1mm，飞边15±1mm，定位夹紧后点焊固定。点焊参数如表1：
2.4 横梁腔体焊缝焊接
2.4.1 打磨点焊点，打磨要求：使用砂轮或风动铣刀将全部点焊点起弧和收弧处打磨形成斜面或凹面。
2.4.2 按下列焊接顺序完成内腔焊缝的焊接，焊接时从中间往两边焊。
A，完成横梁立板，横梁内，外腹板，横梁筋板与横梁下盖板横向焊缝的焊接；B，完成横梁立板，横梁内，外腹板横梁筋板立焊缝焊接，如图所示，其焊接参数见附表2，图2：
2.4.3 在横梁内腔进行施焊时，立板1与下盖板焊接位置处在内腔底部，旁边有立板2障碍，通过变位器的翻转变位控制使上述要施焊的焊缝处在水平焊接位置，如图三所示立板1与底板焊道，由于立板与立板之间空间窄小，此道焊缝焊接时使用正常的双手或单身操作握枪的手法时，在横梁内腔里焊枪从焊缝中间往两边焊，焊枪与焊道成60度后倾角。施焊区域空间限制，焊接中造成焊枪挡住焊缝熔池不宜观察也不好灵活变换焊枪角度，焊枪无法摆动，焊接角度都不到保证，熔滴过渡不稳定，在这种焊枪挡住焊缝熔池无法观察和焊枪施焊手法操作受障碍困难的情况下，造成了对横梁结构破坏性影响的焊接缺陷。
三、焊缝缺陷分析及改善措施
由于该型构架横梁腔体焊缝要求高，空间限制问题影响焊缝质量，批量生产以来，经数据分析：立板1与下盖板板角焊缝，出现咬边、焊缝成形差、表面气孔及收弧坑缺陷问题占比40%左右。具体缺陷如下：
3.1 咬边：指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。咬边减小了母材的有效截面积，降低了横梁结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。
此处焊接产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即焊枪运行速度太小所造成的。焊枪与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长造成咬边。
3.2 焊缝成型差：焊缝波纹粗劣，焊缝不均匀，不整齐，焊缝与母材不圆滑过渡，焊接接头差，焊缝高低不平。
焊接中运枪速度过快或过慢；焊枪摆动幅度过大或过小；焊枪施焊角度选择不当等。
3.3 气孔：指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
此处产生气孔的主要原因是内腔内部窄小，操作中焊枪喷嘴与母材的距离过大，造成保护气体不能充分保护熔池，使空气中水分和有害气体易入熔池中，焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。
3.4 收弧坑：指焊缝收弧区域低于母材的缺陷。收弧坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
针对横梁内腔焊缝以上缺陷，经过长时间的摸索和查阅相关焊接书籍，终于通过改变焊接操作手法，能够减少了上述产生缺陷的频率。既操作手法在原来基础上改成单手反握焊枪（如；图三右）。此种操作手法；在进行横梁内腔立板施焊能够容易的观察熔池，焊枪在立板1与立板2之间的摆动空间变得充足。为了观察和控制焊缝熔池，焊枪角度也有了一定的空间来调整。由于能够很好观察熔池和焊枪能够更加灵活操作，大大的减少焊接操作手法中，因焊枪操作角度不对，焊枪摆动不合理、焊枪与母材过长、熔池不能容易观察等不便中引起的咬边、焊缝成形差、气孔、收弧坑等缺陷。
结论
通过单手反握焊枪操作手法，能够在窄小空间灵活可靠控制焊枪，防止施焊中焊枪在窄小空间里挡住了观察焊缝熔池的普遍现象，使焊接电弧稳定燃烧，针对横梁内腔焊缝的缺陷能够严格的防控住，减小了缺陷对横梁结构的危害，这样能够确保构架焊接质量，保证车辆正常运行。大大减少了返工率，提高了生产率。经过工艺、质量部门对现场操作观察和对焊缝质量检查，认可此处焊缝使用单手反握焊枪运行操作手法比较合适。此种操作手法也可以实用于其他焊接构架项目上，具有很好的推广效应。
参考文献
[1] 王文翰.焊接技术手册.
[2] 焊接工程师手册.陈祝年.
[3] 中文科技期刊数籍库，铁道车辆门永林.楚永萍.
[关键词]窄小空间施焊焊接缺陷握枪手法
中图分类号：TE315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0054-02
一、该型构架工艺特点
该型构架为箱形全焊接结构，横梁和侧梁由低合金钢板和全探伤铸造件组焊而成，可最大限度地减少焊缝数量。构架设计充分考虑了等应力结构，减少了应力集中。板材选用具有低焊接裂纹敏感性的P355NLI钢材，符合EN10028-3-2003承压用动性能，自负荷性能等，均达到了合同要求。为满足构架性能要求，横梁腔体加强筋板较多，部分区域焊缝结构紧凑，焊缝性能要求较高，存在相应施焊难度。相比一般承载结构，在设备、耗材选用如下几个特点：
1.1、设备选择：为提高焊缝质量，降低人员技能要求等级，使横梁腔体焊缝尽量处在水平焊接位置。所以选用双立柱头尾架变位器，此变位器可升降；可沿X轴旋转变位。从而使横梁腔体所有焊缝都处在适当高度且水平焊接位置，满足了工艺上施焊的要求。
1.2、焊接材料：板材选用具有低焊接裂纹敏感性的P355NLI钢材，符合EN10028-3-2003承压用动性能，自负荷性能等。
1.3、填充材料：焊丝选用直径1.2mm，ISO14341-A：G464MG4Sil，此焊丝适应低合金鋼结构混合气气保焊，PW120E专用。
1.4、保护气体：80%Ar+20%C02混合气体，该配比保护气体一方面能够对熔池有很好的保护效果，另一方面降低熔滴熔池表面张力，获得稳定喷射过渡，熔深足够，表面成型理想。
二、横梁装配和焊接参数
2.1 组装横梁下盖及内腹板（图1）
2.1.1将横梁下盖板吊放入工装，靠紧定位后压紧固定；组装横梁内腹板。保证内腹板与下盖板间隙不大于1mm.
2.1.2完成内腹板与下盖板点焊，点焊长度20-40mm，间隔250-300mm.
2.2 组装横梁立板、筋板
2.2.1 组装横梁立板1.立板2.立板3，定位夹紧，保证立板与下盖板装配间隙不大于1mm.完成点焊固定。
2.2.2 划线组装横梁筋板，保证装配间隙不大于1mm， 完成点焊固定。
2.3 组装横梁外腹板
组装横梁外腹板时，保证外腹板与下盖板间隙不大于1mm，飞边15±1mm，定位夹紧后点焊固定。点焊参数如表1：
2.4 横梁腔体焊缝焊接
2.4.1 打磨点焊点，打磨要求：使用砂轮或风动铣刀将全部点焊点起弧和收弧处打磨形成斜面或凹面。
2.4.2 按下列焊接顺序完成内腔焊缝的焊接，焊接时从中间往两边焊。
A，完成横梁立板，横梁内，外腹板，横梁筋板与横梁下盖板横向焊缝的焊接；B，完成横梁立板，横梁内，外腹板横梁筋板立焊缝焊接，如图所示，其焊接参数见附表2，图2：
2.4.3 在横梁内腔进行施焊时，立板1与下盖板焊接位置处在内腔底部，旁边有立板2障碍，通过变位器的翻转变位控制使上述要施焊的焊缝处在水平焊接位置，如图三所示立板1与底板焊道，由于立板与立板之间空间窄小，此道焊缝焊接时使用正常的双手或单身操作握枪的手法时，在横梁内腔里焊枪从焊缝中间往两边焊，焊枪与焊道成60度后倾角。施焊区域空间限制，焊接中造成焊枪挡住焊缝熔池不宜观察也不好灵活变换焊枪角度，焊枪无法摆动，焊接角度都不到保证，熔滴过渡不稳定，在这种焊枪挡住焊缝熔池无法观察和焊枪施焊手法操作受障碍困难的情况下，造成了对横梁结构破坏性影响的焊接缺陷。
三、焊缝缺陷分析及改善措施
由于该型构架横梁腔体焊缝要求高，空间限制问题影响焊缝质量，批量生产以来，经数据分析：立板1与下盖板板角焊缝，出现咬边、焊缝成形差、表面气孔及收弧坑缺陷问题占比40%左右。具体缺陷如下：
3.1 咬边：指沿着焊趾，在母材部分形成的凹陷或沟槽，它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。咬边减小了母材的有效截面积，降低了横梁结构的承载能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。
此处焊接产生咬边的主要原因是电弧热量太高，即焊枪运行速度太小所造成的。焊枪与工件间角度不正确，摆动不合理，电弧过长造成咬边。
3.2 焊缝成型差：焊缝波纹粗劣，焊缝不均匀，不整齐，焊缝与母材不圆滑过渡，焊接接头差，焊缝高低不平。
焊接中运枪速度过快或过慢；焊枪摆动幅度过大或过小；焊枪施焊角度选择不当等。
3.3 气孔：指焊接时，熔池中的气体未在金属凝固前逸出，残存于焊缝之中所形成的空穴。其气体可能是熔池从外界吸收的，也可能是焊接冶金过程中反应生成的。气孔的危害气孔减少了焊缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔也是引起应力集中的因素。氢气孔还可能促成冷裂纹。
此处产生气孔的主要原因是内腔内部窄小，操作中焊枪喷嘴与母材的距离过大，造成保护气体不能充分保护熔池，使空气中水分和有害气体易入熔池中，焊接线能量过小，熔池冷却速度大，不利于气体逸出。
3.4 收弧坑：指焊缝收弧区域低于母材的缺陷。收弧坑减小了焊缝的有效截面积，弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。
针对横梁内腔焊缝以上缺陷，经过长时间的摸索和查阅相关焊接书籍，终于通过改变焊接操作手法，能够减少了上述产生缺陷的频率。既操作手法在原来基础上改成单手反握焊枪（如；图三右）。此种操作手法；在进行横梁内腔立板施焊能够容易的观察熔池，焊枪在立板1与立板2之间的摆动空间变得充足。为了观察和控制焊缝熔池，焊枪角度也有了一定的空间来调整。由于能够很好观察熔池和焊枪能够更加灵活操作，大大的减少焊接操作手法中，因焊枪操作角度不对，焊枪摆动不合理、焊枪与母材过长、熔池不能容易观察等不便中引起的咬边、焊缝成形差、气孔、收弧坑等缺陷。
结论
通过单手反握焊枪操作手法，能够在窄小空间灵活可靠控制焊枪，防止施焊中焊枪在窄小空间里挡住了观察焊缝熔池的普遍现象，使焊接电弧稳定燃烧，针对横梁内腔焊缝的缺陷能够严格的防控住，减小了缺陷对横梁结构的危害，这样能够确保构架焊接质量，保证车辆正常运行。大大减少了返工率，提高了生产率。经过工艺、质量部门对现场操作观察和对焊缝质量检查，认可此处焊缝使用单手反握焊枪运行操作手法比较合适。此种操作手法也可以实用于其他焊接构架项目上，具有很好的推广效应。
参考文献
[1] 王文翰.焊接技术手册.
[2] 焊接工程师手册.陈祝年.
[3] 中文科技期刊数籍库，铁道车辆门永林.楚永萍.