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摘要：本文结合公司实际生产，转向架是机车的走行部位，是关于整个机车行驶安全的重要保障，要求焊接质量高。通过分析机械手自动焊在7200kW大马力六轴电力机车转向架侧梁外焊缝上的推广应用，针对机械手焊接转向架侧梁工艺要求，从而对焊接WPS进行了初步分析和探讨，通过焊接试件做金相检测，得出了实用可靠焊接方法、规范的结论。
关键词：机械手;焊接;六轴电力机车;侧梁
0 引言
随着科学技术的不断进步，智能制造不断提升，自动化生产设备在制造行业的应用越来越普及。在焊接领域，焊接机械手的使用，减轻了一线生产工人的劳动强度，提高了生产效率和产品质量。本文就我公司引进的德国cloos双臂双丝焊接机械手在7200kW六轴电力机车转向架侧梁焊接上的应用进行了初步探讨。
1 工艺分析
1.1 母材焊接性分析及焊接材料的选用
7200kW六轴电力机车（HXD1C）转向架构架采用的材料主要为16MnDR，它是一种铁素体型低温钢，低温钢是指在-40℃或更低的温度下仍能保证其冲击韧度的钢类，主要用于制造石油、化工中的低温设备，这类钢在低温时具有足够的强度，还具有足够的低温韧性和抗脆性破坏的性能。材质分析：16MnDR的工作温度在-40-100℃，其显微组织为铁素体加少量珠光体，它的主要化学成分为：C≤0.20%，Mn：1.20-1.60%，Si：0.15-0.50%，S≤0.0125%，P≤0.030%，这种材料的碳当量为0.4-0.47%，其焊接性比较好。我公司采用135-MAG焊，焊接材料为焊丝？准1.2mmG4Si1，主要化学成分为：C：0.081%，S：0.009%，Si：0.96%，Mn：1.65%，P≤0.017%，Cu：0.075%。保护气体为（80%Ar+20%CO2）对其进行焊接完全能够满足焊接工艺要求。
1.2 焊接工艺的确定
转向架构架侧梁的主体结构是箱体结构，其总长度为6905±2，按DIN6700标准划分焊接构架的等级，此构件的等级为C1级暨关键重要部件。在未采用焊接机械手之前，侧梁4条外观大焊缝采用手工MAG焊（保护气体为80%Ar+20%CO2）焊接，人工焊接速度较慢，生产效率较低，且焊接质量受焊工焊接水平、身体状况、思想情绪较大影响。难以保证焊缝外观成形一致，焊缝内部溶合良好状态。侧梁外焊采用焊接机械手焊接后，焊接材料仍选用焊丝？准1.2mmG4Si1，保护气体同样采用80%Ar+20%CO2不变，只对原先的焊接工艺进行调整，以保证焊接质量达到工艺要求。
侧梁外焊缝的坡口形式如图1所示。
1.2.1 我们首先针对其坡口形式、焊缝长度，焊接层数、焊接顺序编制了WPS工艺文件，采用表1所示焊接工艺参数。
1.2.2 焊接层道数如图2所示。
1.2.3 焊接顺序如图3所示：打底焊接时按A-B-C-D的顺序进行，层间冷却到焊缝外25mm温度低于50°，再进行下层焊接。填充层和盖面层按照C-D-A-B的顺序进行。每条焊缝焊接时，都从中间向两边焊接，每层的接头之间错开50-100mm，保证接头不在一个截面。
1.2.4 气体流量为15-20L/Min。
1.3 焊接试件工艺试验
焊接试样根据侧梁立板厚度为t18，上、下盖板的厚度分别为t20和t30，决定采用两组试样。一组尺寸规格为t18×200×800、t20×200×800。另一组尺寸规格为t18×200×800、t20×200×800。坡口形式和接头形式如图1，采用WPS工艺文件所制定的焊接工艺参数进行焊接。第一层为打底焊，我们根据焊接工艺参数选用双丝打底的方法，焊接速度达到了95-100cm/min，同时焊接电流电压也较大。最后三层均根据所制定的焊接工艺参数进行焊接。焊后焊缝VT检测及MT检测均未发现缺陷，在对焊接试样进行金相试验（参见图4），通过试验我们发现焊缝内部熔合状态好，焊缝熔合区及热影响区组织均匀，晶粒未明显长大。一切数据表明焊接方法、规范可靠，决定将试验确定的焊接方法、工艺参数录入工艺文件，投入实际焊接生产中。
1.4 工艺在生产中的验证
在实际生产中，侧梁第一道工序打底焊之后，发现焊缝出现了明显裂纹，通过对比分析，总结出了可能的原因：首先打底焊采用双丝焊接的方法，具有热输入量高，填充速度、焊接速度快，层间的温度梯度大，而侧梁没有进行预热，焊缝凝固冷却时间较短的特点，在试验条件下由于不存在拘束力，焊缝可自由收缩变形，因而不易产生裂纹。而在生产过程中，由于侧梁梁体存在很大的拘束应力，采用双丝快速打底的方法使焊缝在凝固过程中难以自由收缩，因而极易形成裂纹。分析了裂纹产生的原因，为了避免裂纹的产生，必须对工艺参数进行修改。首先必须降低焊接速度，延长焊缝冷却时间，于是将双丝打底改为单丝打底，同时修改焊接工艺参数，如表2所示。
由于焊接速度的显著下降，焊接电流电压降低，延长了焊缝的凝固冷却时间，使焊缝在拘束应力的作用下能缓慢收缩，因而有效的避免了裂纹的产生。
2 结论
试验条件下焊接工艺的确定往往与实际实际生产中有所差异。通过分析试验条件下和实际生产条件的异同。合理选择焊接工艺参数可以有效的控制焊接变形，减少焊接缺陷，保证焊接质量。
按照以上焊接工艺参数，已完成了批量侧梁的焊接生产，完全达到工艺设计要求。实验证明，该工艺是合理可靠的，为公司后续采用机械手焊接奠定基础。
参考文献：
[1]中国机械工程学会焊接学会编辑.焊工手册[M].北京：机械工业出版，2001.
[2]张文钺主編.焊接冶金学基本原理[M].北京：机械出版社，2003.
[3]王勇主编.纯金属焊接熔池枝晶生长的相场法模拟初探[D].黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.
关键词：机械手;焊接;六轴电力机车;侧梁
0 引言
随着科学技术的不断进步，智能制造不断提升，自动化生产设备在制造行业的应用越来越普及。在焊接领域，焊接机械手的使用，减轻了一线生产工人的劳动强度，提高了生产效率和产品质量。本文就我公司引进的德国cloos双臂双丝焊接机械手在7200kW六轴电力机车转向架侧梁焊接上的应用进行了初步探讨。
1 工艺分析
1.1 母材焊接性分析及焊接材料的选用
7200kW六轴电力机车（HXD1C）转向架构架采用的材料主要为16MnDR，它是一种铁素体型低温钢，低温钢是指在-40℃或更低的温度下仍能保证其冲击韧度的钢类，主要用于制造石油、化工中的低温设备，这类钢在低温时具有足够的强度，还具有足够的低温韧性和抗脆性破坏的性能。材质分析：16MnDR的工作温度在-40-100℃，其显微组织为铁素体加少量珠光体，它的主要化学成分为：C≤0.20%，Mn：1.20-1.60%，Si：0.15-0.50%，S≤0.0125%，P≤0.030%，这种材料的碳当量为0.4-0.47%，其焊接性比较好。我公司采用135-MAG焊，焊接材料为焊丝？准1.2mmG4Si1，主要化学成分为：C：0.081%，S：0.009%，Si：0.96%，Mn：1.65%，P≤0.017%，Cu：0.075%。保护气体为（80%Ar+20%CO2）对其进行焊接完全能够满足焊接工艺要求。
1.2 焊接工艺的确定
转向架构架侧梁的主体结构是箱体结构，其总长度为6905±2，按DIN6700标准划分焊接构架的等级，此构件的等级为C1级暨关键重要部件。在未采用焊接机械手之前，侧梁4条外观大焊缝采用手工MAG焊（保护气体为80%Ar+20%CO2）焊接，人工焊接速度较慢，生产效率较低，且焊接质量受焊工焊接水平、身体状况、思想情绪较大影响。难以保证焊缝外观成形一致，焊缝内部溶合良好状态。侧梁外焊采用焊接机械手焊接后，焊接材料仍选用焊丝？准1.2mmG4Si1，保护气体同样采用80%Ar+20%CO2不变，只对原先的焊接工艺进行调整，以保证焊接质量达到工艺要求。
侧梁外焊缝的坡口形式如图1所示。
1.2.1 我们首先针对其坡口形式、焊缝长度，焊接层数、焊接顺序编制了WPS工艺文件，采用表1所示焊接工艺参数。
1.2.2 焊接层道数如图2所示。
1.2.3 焊接顺序如图3所示：打底焊接时按A-B-C-D的顺序进行，层间冷却到焊缝外25mm温度低于50°，再进行下层焊接。填充层和盖面层按照C-D-A-B的顺序进行。每条焊缝焊接时，都从中间向两边焊接，每层的接头之间错开50-100mm，保证接头不在一个截面。
1.2.4 气体流量为15-20L/Min。
1.3 焊接试件工艺试验
焊接试样根据侧梁立板厚度为t18，上、下盖板的厚度分别为t20和t30，决定采用两组试样。一组尺寸规格为t18×200×800、t20×200×800。另一组尺寸规格为t18×200×800、t20×200×800。坡口形式和接头形式如图1，采用WPS工艺文件所制定的焊接工艺参数进行焊接。第一层为打底焊，我们根据焊接工艺参数选用双丝打底的方法，焊接速度达到了95-100cm/min，同时焊接电流电压也较大。最后三层均根据所制定的焊接工艺参数进行焊接。焊后焊缝VT检测及MT检测均未发现缺陷，在对焊接试样进行金相试验（参见图4），通过试验我们发现焊缝内部熔合状态好，焊缝熔合区及热影响区组织均匀，晶粒未明显长大。一切数据表明焊接方法、规范可靠，决定将试验确定的焊接方法、工艺参数录入工艺文件，投入实际焊接生产中。
1.4 工艺在生产中的验证
在实际生产中，侧梁第一道工序打底焊之后，发现焊缝出现了明显裂纹，通过对比分析，总结出了可能的原因：首先打底焊采用双丝焊接的方法，具有热输入量高，填充速度、焊接速度快，层间的温度梯度大，而侧梁没有进行预热，焊缝凝固冷却时间较短的特点，在试验条件下由于不存在拘束力，焊缝可自由收缩变形，因而不易产生裂纹。而在生产过程中，由于侧梁梁体存在很大的拘束应力，采用双丝快速打底的方法使焊缝在凝固过程中难以自由收缩，因而极易形成裂纹。分析了裂纹产生的原因，为了避免裂纹的产生，必须对工艺参数进行修改。首先必须降低焊接速度，延长焊缝冷却时间，于是将双丝打底改为单丝打底，同时修改焊接工艺参数，如表2所示。
由于焊接速度的显著下降，焊接电流电压降低，延长了焊缝的凝固冷却时间，使焊缝在拘束应力的作用下能缓慢收缩，因而有效的避免了裂纹的产生。
2 结论
试验条件下焊接工艺的确定往往与实际实际生产中有所差异。通过分析试验条件下和实际生产条件的异同。合理选择焊接工艺参数可以有效的控制焊接变形，减少焊接缺陷，保证焊接质量。
按照以上焊接工艺参数，已完成了批量侧梁的焊接生产，完全达到工艺设计要求。实验证明，该工艺是合理可靠的，为公司后续采用机械手焊接奠定基础。
参考文献：
[1]中国机械工程学会焊接学会编辑.焊工手册[M].北京：机械工业出版，2001.
[2]张文钺主編.焊接冶金学基本原理[M].北京：机械出版社，2003.
[3]王勇主编.纯金属焊接熔池枝晶生长的相场法模拟初探[D].黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.