维普资讯 http://www.cqvip.com 柴油机 第２８卷（２００６）第１期 Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ Ｖｏ１．２８（２００６）Ｎｏ．１ ：， ： ≮ ｌ使用维修 ’：：．．：．．：：：： ：：：：：：：：：：：：：： 东风型内燃机车柴油机机体焊修中 常见缺陷的分析及解决措施 张道成 （北京交通大学机电学院，北京１０００４４） 摘要：通过对东风型内燃机车柴油机机体焊接修复中常见焊接缺陷的原因分析，提出了针对各种缺陷的解决 措施及注意事项。对机体焊修技术要求及工艺装备要求提出建议。 关键词：柴油机机体；焊修；缺陷；技术要求 中图分类号：ＴＫ４２３．１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－－４３５７（２００６）０ｌ一００５０—０３ １ 引言 随着我国铁路第五次大提速即将全面启动，对 于主要承担机车修理任务的企业来说，必须进一步 适应机车提速、重载后对机车大修质量的要求。另 一构发生断裂，造成机破事故，危害性极大。所以， 裂纹在机体的制造和修复中都是不允许存在的。 裂纹产生原因有：接头刚性过大、预热及焊后 热处理规范不当、焊接参数或材料选择不当等。 ２．２气孔 方面，东风型内燃机车在原有部件设计及大修服 务期限方面，已经不能满足现有机车提速要求，机 焊缝产生气孔除了有冶金因素外，工艺因素也 是重要原因。所谓工艺因素是指焊接规范、电流种 车厂外故障有所增多，如机车柴油机机体、曲轴、 连杆发生质量事故较多，其中较为突出的是柴油机 机体裂纹。柴油机机体在机车运行中长期承受反复 冲击载荷的作用，所以在大修时可发现，很多部位 一类、电弧高低和操作技巧等方面。 ２．３咬边 在焊接修复中沿着焊趾的母材部位上，被电弧 烧熔而熔敷金属未完全覆盖在母材已熔化的部位 上，称之为咬边。咬边是焊接修复中常见的缺陷， 可使焊接修复部位应力集中而引起裂纹，危害很 大。咬边是由于工艺参数选择不合理、运条角度、 摆动速度不正确等人为因素造成的。 般都存在不同程度的裂纹或其他缺陷，需要进行 挖补焊修和时效处理。柴油机机体的修复一般采用 手工电弧焊工艺。手工电弧焊在焊接修复时产生的 缺陷往往要比生产、制造、安装时多。因为在焊接 修复时，机体的结构和焊缝的空间位置被限定，各 机体的损坏程度不同，焊修难度很大，不易控制熔 池温度和形状，使焊接修复出现的焊接缺陷增多。 经常是原来的缺陷消除了又会产生新的焊接缺陷， 造成新的安全和质量隐患，往往在机车运行中或中 ２．４焊缝余高过高或过低 焊缝余高过高或过低是指焊缝高出或低于母 材表面，其危害是应力集中、增大变形和焊接工作 量。造成此缺陷的原因主要是焊接工艺和焊接工艺 参数选择不当，以及操作技能不熟练。 ２．５焊缝宽度差过大 该缺陷主要是操作者在运条时焊条横向摆动 时没有准确的目标、熔池形状控制不好造成的。 修解体时发现裂纹，严重影响机车大修的整体质 量。所以分析和防止焊接修复中各种焊接缺陷就显 得尤为重要。 ２机体焊修中常见的焊接缺陷分析 ２．１ 裂纹 ２．６焊缝接头过高或脱节 在机体修复时大多采用分段、断续焊的焊接方 法，所以焊接接头较多。焊接接头过高或脱节，使 焊缝外观不美观、达不到标准要求。此缺陷产生的 原因是引弧和收弧操作不规范。 ２．７未焊透 在焊接修复时，焊接接头的根部未完全熔透或 柴油机机体在工作时，许多焊接接头部位都承 受反复冲击载荷，所以在检修时，这些部位更易发 现裂纹。这些裂纹如果在机体修复中不予以消除， 裂纹尖端就会形成应力集中，机体在运行过程中承 受交变或冲击载荷时，裂纹就迅速扩展，严重时结 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年１月 张道成：东风型内燃机车柴油机机体焊修中常见缺陷的分析及解决措施 部分未完全熔透，而留下的部分空隙称之为未焊 透。未焊透处可能形成应力集中，引起裂纹，这在 机体修复中是绝对不允许的。未焊透主要原因是施 焊时选用的焊接电流过小，电弧电压偏低，焊接速 度过快，双面焊时背面根部清根不彻底等。 ２．８其他缺陷 其他如烧穿、焊瘤、夹渣等缺陷，容易引起应 力集中，降低承载能力。 ３几种缺陷的解决措施 柴油机机体有焊接、铸铁整体铸造和铸钢与钢 板构成的铸焊混合结构。针对不同材质的机体所产 生的缺陷，可采用以下不同的解决措施。 ３．１ 裂纹 ①选用不同的焊接材料。１６Ｍｎ焊接机体在焊 接修复时，一般选用结５０７焊条；整铸机体焊修时， 一般选用铸４０８焊条或铸２３８焊条（配以合理的电 弧热焊工艺）。 ②机体刚性较大，为了减小整体温度差，控 制焊缝热输入，尽可能采用小的线能量、多道焊方 法，且严格控制层间温度。 ③在焊完每道焊缝后，立即用小锤仔细锤击 焊缝表面，最好敲击出密密麻麻的小坑，以松弛应 力。 ④焊接时最好直线运行，横向摆动不宜过大， 以减小热影响区，降低应力。 ⑤在焊修整铸机体时，不能用碳弧刨进行挖 补切割或开坡口，以免机体发生裂纹及变形。 ⑥每道焊缝焊完后及时检查，发现裂纹、气 孔等缺陷要用砂轮、凿子彻底清除干净，再进行补焊。 ⑦合理选择预热温度和焊后处理温度。 ３．２气孔 ①仔细清除坡口两侧的油污、锈蚀、水份等。 ②焊条在焊前一定要严格烘干，根据焊条种类 的不同确定烘干的温度和时间，保证焊条中的水份 符合要求，如焊接１６Ｍｎ焊接机体常用的结５０７型 低氢焊条中的水份不得超过０．１％。 ③施焊时，操作一定要保持稳定，对于结５０７ 低氢型焊条应尽量采用短弧焊，并适当配合摆动， 以利于气体的逸出。 ④焊修时，要严格控制焊接电流和熔池温度。 电流过大增加熔深，使白口层厚度增加，并出现气孔。 ３．３咬边 ①正确选用焊接电流，尽量压低电弧进行焊 接。 ②施焊时，焊条端部必须对准焊角根部。 ③多层堆焊时，最后一道要加快焊接速度， 尽量减少焊条的摆动。 ３．４焊缝过高或过低 ①整铸机体焊修时，尽量选用直径较细的焊 条施焊，可防止焊缝过高或低。 ②在焊修１６Ｍｎ焊接机体时，采用小线能量、 小电流、快速焊等方法。 ３．５焊缝宽度差过大 施焊时，要保持熔池的形状为半圆形或椭圆形 为宜，运条时直线速度要一致，横向摆动到坡口边 缘两侧时，要做稳弧动作。 ３．６焊缝接头过高或脱节 ①在坡口内的引弧处和收弧处修磨出缓释 坡，便于接头过渡。 ②施焊时，提前引燃电弧，再到引弧处做一 稳弧动作。 ③多层堆焊时，必须将每道的接头相互错开 一定距离。 ３－７未焊透 ①选择合理的焊接电流和焊接速度，适当地 提高电弧电压。 ②用合理的坡口角度、对口间隙、钝边厚度 等工艺参数。 ③彻底清除焊道根部。 ３．８其它缺陷 焊接操作方法要得当，同时采用合理的焊接工 艺等。 ～ ４机体焊修的技术要求和适用范围 （１）所有焊修处的焊缝强度应保证不低于母材 强度。 （２）在施焊处沿ｌＯ￣２０ｍｍ范围内彻底清除油 污和锈迹。 （３）焊缝表面的不平整度容许在１．５ｍｍ以内， 且分布稀疏，焊缝应结实，不得有裂纹、气孔、夹 渣和焊瘤等缺陷。 （４）焊修时允许有下述缺陷不经修整： ａ．聚集在ｌＯｍｍ长度焊缝上的细小气孔（直径 在０．５ｍｍ以内），沿着３００ｍｍ的焊缝长度内不得多 于１处； ｂ．单个缩孔或夹渣尺寸在１．５ｍｍ内，沿着 ２００ｍｍ焊缝长度内不得多于３处； 维普资讯 http://www.cqvip.com 柴油机 第２８卷第１期 Ｃ．以金属厚度而定的基本金属缺肉如表ｌ。 表１ 金属厚度，ｍｍ ６以下 ６～ｌ６ ｌ６以上 （７）焊修后必须进行时效处理，充分消除焊接 残余应力。 缺肉深度，ｍｍ 不许有 ０．５以内 １以内 所占焊缝长度百分比，％ 无 ３０ ２０ ５结语 通过对以上几种焊接缺陷的原因分析可以看 出，机体修复中的焊接缺陷首先是人为因素，其次 是焊接工艺和工艺参数选择不当造成的，再次是焊 接设备和工具老化陈旧。所以，在机体焊接修复或 其他焊接制造中，一定要掌握不同类型、不同位置 焊缝的焊接操作技巧；选择合理的焊接工艺和工艺 参数；有必要构置进口多功能电焊机（如ＳＱＶＡＲＥ ＷＡＶＥ Ｔｉ ２５５型）、新型开坡口工具和振动仪（Ⅵ ＦＡ 或ＶＡＳＡ）等先进设备，可有效防止焊接缺陷的产 生，防止发生较大的质量事故。 注：在垂直板、水平板与轴承座焊接处，不许有缺肉。 （５）所有的焊缝都必须经仔细的外观检查。 （６）为了达到图纸上部件的几何形状，允许对 零件进行堆焊后加工，具体堆焊限量如表２。 表２ 部件 名称 机体 底座 容 许 堆 焊 堆焊总体积 在每块板上堆焊的体积 Ｃｍ ｃｍ３ 堆焊数量 ｌ５ 无 ４００ ３５０ ５０ ５０ 注：垂直板上不允许堆焊，但其边缘除外：将施焊的记号标明在履历簿内。 ＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠＠ （上接第４９页） 作为渡轮船舶主机使用时排温过高？可能的原因 一时，上空浓烟滚滚，不堪入目。究其原因，加速时 进入气缸的油量过多，产生严重的不完全燃烧。改 进的措施有： 为负荷过大。但船舶在正常可能的航运时，柴油 机运转平稳，油温、油压、水温都在规定的范围内， 排烟正常。这些现象说明柴油机负荷正常。可能的 原因二为柴油机使用环境恶劣。汽渡轮主甲板全封 闭，上面装运过渡车辆，机舱处在主甲板下，舱室 内温度高，夏季达５Ｏ℃左右，冬季达３５℃左右， 空气流通性差，机舱通风主要靠风机，几乎没有自 然通风，相对湿度大，空气中水份含量高，一般相 对湿度在５０％以上。分析认为康明斯ＮＴＡ８５５一Ｍ３５０ 型柴油机排温过高是由使用环境造成的。也就是说 ①尽量减慢加油手柄的加油速度。因汽渡轮 油门手柄由气压控制，通过改变气流速度达到控制 柴油机油门手柄速度的目的。但过慢的加油速度， 会使驾驶员操纵困难。 ②在ＰＴ泵油门手柄处作些改进。ＰＴ泵的油 门轴由低速至高速旋转行程比波许泵要小，旋转的 力矩也小，因而油门手柄动作的灵敏度也高，适当 减小手柄的灵敏度对加油冒黑烟会有所好处。 ③康明斯ＮＴＡ８５５一Ｍ３５０柴油机上可装冒烟 器。在ＮＴＡ８５５型车用柴油机上都有该装置， 建议船用柴油机也配备。 ３．５空滤更换频繁 按ＮＴＡ８５５一Ｍ３５０柴油机保养日程检查表，应 每２５０ｈ或６个月清洗或更换空滤芯，但实际使用 情况却是１２０ｈ就要更换空滤芯，否则柴油机排温 升高，功率下降。因空滤芯大多是油泥堵塞，而滤 芯结构设计得无法清洗只能更换，增加了营运成 该型机作船舶动力装置使用时需充分考虑船舶机 舱环境对柴油机性能的影响。提几点不成熟方案， 供同行探讨： ①适当降低水温或提高中冷效率，从而提高 空气的过盈量； ②适当减少空滤阻力； ③加大排气流通面积，减少排气阻力； ④在保证排放达标的前提下，改善燃油的燃 烧性能。 本。建议空滤制造方能否在空滤结构上改进一下， 以便清洗油泥，使滤芯能再利用。或简化滤芯结构、 改进滤芯材质及加工工艺，做成低价的一次性使用 滤芯。 ３．４加速时冒黑烟严重 新机刚开始使用时，一加速一股浓烟从柴油机 排气口喷出，随即排烟正常，一般浓烟持续时间２～ ５ｓｅｃ。当渡区码头有二艘使用该机型的渡轮进出港
