中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔161002
摘要：13B型锻造钩尾框采用E级钢制造，该钢碳当量较高，可焊性较差，通过严格的焊接工艺、焊接过程控制，有效地杜绝了其焊缝冷裂和热裂裂纹的产生。同时13B头部的尺寸复杂，锻造的毛坯可以保证基本尺寸要求，但是焊接热处理后产生较大的变形的。只能通过加工保证尺寸要求，但加工难度大，效率慢。无法保证生产需求，通过改进组对工装增加了冷校正装置，解决了变形问题。取消了头部加工工序，提升了生产效率，每年节省了生产成本30余万元.
关键词：13B型锻造钩尾框E级钢制造焊接变形校正装置工艺改进
钩尾框是铁路货车车钩缓冲装置的关键受力部件。它原是采用C级钢铸造成形，但在铁路运输“高速重载”发展方向下，铸钢钩尾框已不能满足使用性能要求。需由铸造成形改为锻造成形。但锻造直接成形复杂内空结构钩尾框有难度，因而采用了模锻成平面形状后再弯曲成U形，最后靠焊接连接块的方法形成内空框架结构。由于13B型锻造钩尾框采用E级钢制造，该钢碳当量较高，可焊性较差，其焊缝具有相当的淬硬倾向，易产生冷、热裂纹，如果焊接时不采取适当的措施，焊缝产生开裂倾向大；再者，焊接尺寸精度高，必须有效防止焊接变形；同时，车辆运行过程中受到的强烈拉伸和冲击，也需要焊缝及热影响区有良好的综合力学性能。
1焊接方法选择
E级钢(25MnCrNiMoA)以其合金含量合理，力学性能优良，尤其是低温冲击性能好。是车钩和钩尾框的指定材料。E级钢的化学成分(质量分数，％)为：0．24～0．28C，1．2～1．5Mn，0。2～O．4Si，0．35～O．55Ni，0．4～0．6Cr，0．2～0．3Mo，S≤0．025。P≤0．025。根据等强度和等成分原则．选择焊接工艺性能较好和焊缝强度达到590MPa、直径为1．2mm的ER76．G焊丝表进行MAG焊。焊前将工件预热至规定的温度范围，采用多层多道焊。
2焊接工艺及参数
2.1组装连接板
将钩尾框吊入定位工装，并按(图1)要求调整钩尾框129、168尺寸，到位后按定位工装和检测样板装连接板及引熄弧板。同时保证连接板与钩尾框的预制间隙不小于0．5mm板边差小于1mm。连接板组装完毕并经检测样板检测合格后。用MAG焊机进行连接板固定焊。
2.2钩尾框与连接板焊接
将钩尾框固定在焊接工装中，并旋转至内侧焊缝呈俯焊位，对钩尾框内侧焊缝进行MAG焊。坡口首层打底焊(焊层1)的厚度要≥5mm。内侧焊缝焊完后，采用砂轮对焊缝进行清根。清根结束并确认无任何缺陷且清根坡口达到规定要求后再进行外侧焊缝的MAG焊。焊前将坡口周边100mm区域预热,焊接时采用多层多道焊交替焊接，保证焊缝或焊接热影响区不出现裂纹。焊后时效热处理工件焊后应进行时效热处理，温度为400～550℃。高温保温2．5h。
2.3检查和检验
目测焊缝及两侧20mm范围内不得有任何裂纹、夹渣、气孔、弧坑和咬边等缺陷。焊缝及打磨区域的磁粉探伤符合相关技术要求和标准；焊接接头的超声波探伤检查符合相关要求和标准。
3控制焊接变形保证头部尺寸
锻造钩尾框的框体毛坯存在不同程度的迈步和错差，导致焊接组对定位不准，组对后存在应力。对焊接后的质量存在较大影响，导致焊接一次合格率较低。还将导致热处理后的进一步变形，对加工工序产生加大的影响。
针对钩尾框组对效率低，设计并制造非对称类锻造钩尾框焊接校正装置，将画线平台、校正机构与组对机构结合在一起，改进了动力机构采用液压机构代替原来的手动螺杆校正。增加动力的同时，调整了校正的位置，使其可以对13B钩尾框头部尺寸进行有效的约束。在校正完成后，完成对连接板的组对工序，并增加工艺拉筋，以保障组对校正的效果的持续性。解决了热处理后不同程度的变形，对后续加工工序的影响。以此来减少锻造钩尾框毛坯的形位误差对焊接质量的影响，以及热处理变形对后续加工的影响。
锻造钩尾框焊接校正装置主要由整体式框架结构及手动液压校正机构、气动推进结构、仿形支撑定位装置等四部分组成。
锻造钩尾框焊接校正装置，经多批次验证，工艺成熟，为公司降低了大量人工和费用。
4结语
虽然E级钢的焊接性较差，但通过以上工艺试验及批量生产试验，结果表明：13B型锻造钩尾框的MAG焊接方案选择正确，焊丝及工艺参数合乎生产实际，焊接顺序安排合理，焊接坡口及清理切实可行，焊接修补工艺制定稳妥。通过严格的焊接工艺、焊接过程控制，有效地杜绝了E级钢钩尾框焊缝冷、热裂纹的产生．焊缝精度满足尺寸要求，其焊接接头的力学性能满足技术条件对焊缝质量要求。如今，本焊接工艺在铁道车辆13B型钩尾框的焊接生产中上得到广泛应用。