1、ICS 4506001S 30 TB中华人民共和国铁道行业标准TBT 3259201 1动车组用铝及铝合金焊接技术条件Technical specification for welding ofaluminium and aluminium alloys used on EMU20”一0520发布 2011一”一01实施中华人民共和国铁道部发布目 次前 言-1范 围-2规范性引用文件3基本要求-4母 材5焊接辅助材料6焊接准备7焊接工艺8调修矫正-9焊接检验lO返修焊11焊缝整形-附录A(资料性附录) 对接接头抗拉强度效率和铝及铝合金材料分类附录B(资料性附录)焊接耗材选择建议-附录C(资料性
2、附录) 焊接电流一附录D(资料性附录) 预热、道间和调修温度附录E(资料性附录) 缺欠的产生及防止参考文献-TBT 3259-201 111122234444579O13TBT 3259201 1刖 罱本标准按照GBT 112009给出的规则起草。本标准由南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司提出并归口。本标准起草单位：南车青岛四方机车车辆股份有限公司、长春轨道客车股份有限公司、唐山轨道客车有限责任公司、南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司。本标准主要起草人：程典阳、韩德成、徐世东、王俊玖、刘春宁、蒋田芳。动车组用铝及铝合金焊接技术条件TBT 3259-201 11 范 围本标准规定了动车组用铝
3、及铝合金熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)和钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)的基本要求、母材、焊接辅助材料、焊接准备、焊接工艺、调修矫正、焊接检验、返修焊、焊缝整形等。本标准适用于动车组用铝及铝合金材料结构的焊接。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GBT 324焊缝符号表示法GBT 98532008铝及铝合金气体保护焊的推荐坡口GBT 4842氩GBT 5185焊接及相关工艺方法代号GB 9448焊接与切割安全GBT 10858铝及铝合金焊丝GBT 1557
4、91弧焊设备第1部分：焊接电源GBT 155795弧焊设备安全要求第5部分：送丝装置GBT 155797弧焊设备安全要求第7部分：焊炬(枪)GBT 18591 焊接 预热温度、道间温度及预热维持温度的测量指南GBT 19805焊接操作工技能评定GBT 22087 铝及铝合金的弧焊接头 缺欠质量分级指南GBT 253433铁路应用轨道车辆及其部件的焊接第3部分：设计要求TBT 32601 动车组用铝及铝合金第1部分：基本要求TBT 32602动车组用铝及铝合金第2部分：板材及带材TBT 32603动车组用铝及铝合金第3部分：挤压棒材和管材TBT 32604动车组用铝及铝合金第4部分：型材 ISO
5、 6848：2004 电弧焊接与切割一非熔化钨极一分类(Arc welding and cuttingNonconsumabletungsten electrodesClassification)ISO 96062焊工的认可试验一熔焊一第2部分：铝及铝合金(Approval testing of weldersFusionweldingPart 2：Aluminium and aluminium alloys)ISO 14175焊接耗材一电弧焊接与切割用保护气体(Welding consumablesGases and gas mixturesfor fusion welding and al
6、lied processes)ISO 156142金属材料焊接程序的规范和鉴定一焊接过程试验一第2部分：铝及铝合金电弧焊f Specification and qualification of welding procedures for metallic materialsWelding procedure testPart 2：Are welding of alumirdum and its alloys)3基本要求31 产品设计图样应注明所有焊接部位的接头型式与尺寸、焊缝尺寸以及焊缝质量和检验要求。当1焊接方法有特殊要求时应在设汁图纸中注明。焊接方法以及焊缝符号的表示应分别符合GBT 5
7、185和GBT 324的规定。接头设计应符合GBT 25343 3的规定。在结构设计中，应充分考虑焊接对热影响区和焊缝性能的影响(参见附录A的表A1)，并避免将部分熔透焊缝设置在可能产生疲劳破坏的部位。3 2 焊工、焊接操作人员应按ISO 96062、GBT 19805等有关规定进行技能培训，并经理论和实际操作考试，取得相应合格证书方可上岗操作。33焊接作业场地应防风、防雨、保持清洁，尽量隔离对焊接质量有害的杂物、灰尘、金属粉末和湿气。焊接作业场地风速不大于1 ms，环境温度不低于8，湿度不宜超过70。湿度过大时应采取母材待焊部位以及焊材烘干除湿或焊接厂房整体除湿控温措施。3 4使用的焊接设备
8、应符合GBT 15579 1、GBT 155795和GBT 155797等相关标准的规定。3 5铝合金MIG焊时，宜采用直流反极性方法焊接。TIG焊时，除薄板宜采用直流反极性方法焊接外，通常采用交流方法进行焊接。采用直流反板性焊接时，钨电极端部应进行磨削，其电极端部直径为钨电极直径的13，锥度应在1：31：6范围。TIG焊时，如钨极尖端有污损、氧化，形状不良等情况，应采取适当的措施(如打磨或更换电极)，并排除其产生的原因。MIG焊时，如喷嘴有明显的飞溅物时，应及时予以清除直至更换。焊接作业前或更换焊接设备及其主要部件以及改变焊接条件时，应按设定条件进行试焊，确认母材表面的清洁状态和电极尖端状态
9、，以及电弧的稳定性。36焊接回线(夹钳)应直接并可靠的接至待焊工件上(尽量靠近焊接部位)。对车辆进行焊接时，焊接回线(夹钳)应接至车体靠近焊接的部位，不得接至轨道上。3 7焊接与切割安全操作应符合GB 9448的规定。4母 材母材应符合铝合金材料TB 32601、TB 32602、TB 3260 3和TB 32604等相关标准的规定。母材储存和搬运时应避免与黑色金属等材料接触，并分类存放且有明显标记。5焊接辅助材料51 焊接用铝及铝合金焊丝应符合GBT 10858的规定：焊丝应密封在原包装内并置于干燥处，储存问温度不低于18，湿度不大于60。在使用过程中直接取放焊丝时应避免污染焊丝表面。5 2
10、 焊接保护用氩气、氦气或氩氦混合气等应符合ISO 14175的规定，除此之外的其他混合气体应符合设计技术条件的规定方可使用。保护气体种类及组别号应有明确标识，以便查验与正确使用。常用的氩气其纯度不应低于99 99，其技术指标应符合GBT 4842的规定。53焊接用非熔化钨极应符合ISO 6848：2004的规定，钨极分类标记明确，包装完好，钨极表面无污、无损。6焊接准备61 母材可采用机械切削(铣、锯、磨削等)、激光切割、等离子切割和水射切割等方法进行加工。对于可热处理强化铝合金厚板宜采用机械anal方法，当采用等离子切割方法时，应留出余量，切割后应去除切割面热影响区受损的材料。62焊接坡口型
11、式和尺寸要求应符合GBT 985 32008的规定。坡口制备宜采用机械加工方法，坡口修整、焊道金属清理、清根、焊接缺陷清除可采用刨具、锉刀、钢凿等机械工具。63母材熔化面和相邻表面(坡口及两侧各20 mm范围内)应采用有机溶剂等方法清除油污，再采用不锈钢材质机械方法或用化学方法清除氧化膜。清除和焊接之间的间隔应尽量短，以免再度污染。集中清理的工件应在当日焊接完成，焊前可用不锈钢材质工具对坡口表面再进行清理。2TBT 3259-201 17焊接工艺7 1 工艺评定在实际焊接生产之前，铝及铝合金的电弧焊应按照SO 156142的规定进行焊接工艺评定试验，并根据焊接工艺评定报告(WPQS)制订生产实
12、施的焊接工艺规程(wPs)。焊接工艺评定试验前应编制焊接工艺预规程(pWPS)，其中焊接材料应根据焊缝金属的力学性能、抗腐蚀性能和焊接性能的要求选择(参见附录B)。焊接电流的选择可参见附录c中表C 1、表C 2的推荐值，选择的焊接规范应确保焊缝具有一定的熔深。72焊接装配工件应尽可能使用焊接夹具进行装夹固定，并可采用适当的方法加以反变形。与工件接触的工装面宜采用奥氏体不锈钢等非磁性材料。工件装配间隙应按照GBT 985 32008中表I表3的推荐尺寸控制，装配间隙应均匀。焊接宜平焊位置进行，要充分利用焊接转胎实现最佳位置焊接。7 3衬 垫对于焊根间隙大的接头，应采用焊接衬垫进行熔池保护，衬垫与
13、母材应尽量密贴。永久性衬垫的材料应与母材金属的材料相同或属同一组别(参见ISOTR 15608)。非永久性衬垫可采用不锈钢、铜或陶瓷等非磁性材料。当衬垫为铜或不锈钢材料时，应开有合适的沟槽，避免电弧直接加热衬垫。7 4引弧板和收弧板对于重要焊缝应在其始端和终端采用引弧板和收弧板，并在设计图样上进行标注。引弧板和收弧板应与焊件同质，焊前准备以及坡口制备与焊件相同。如果需要进行临时附件的焊接，应经设计部门同意。引弧板和收弧板可采用机械或焊接方式固定。完成接头焊接后，可采用机械方式或等离子切割去除引弧板和收弧板，不得敲击以免接头破损。引弧板和收弧板去除后应进行纵向打磨。7 5定位焊及延续焊定位焊位置
14、应均布、合理，避免焊接时出现接口错位。端部和拐角20 mm范围内以及应力集中或其他重要部位应避免定位焊。TIG焊时定位焊道长度宜在10 mm40 mm，MIG焊时定位焊道长度宜在30 mm60 1111“1。定位焊时焊道长度和焊缝厚度过小易产生裂纹，此时应将有裂纹的焊道除去，再进行定位焊接。定位焊应视同正式焊，由有资质的焊工按规定的焊接工艺进行施焊。定位焊原则上应在焊道内进行，焊接时产生的黑粉，氧化膜等附着物以及焊缝缺陷在正式焊之前应除去。采用正面定位焊时，应在正式焊接开始前将定位焊道余高加以修整，重要部件的定位焊应在正式焊接之前完全除去，不应留有定位焊缝且在其上进行正式焊接。筋板端部拐角焊缝
15、应连续，距端焊缝长度不应小于2倍的板厚，且至少10 111I-r1。斜角交接的加强筋板端部焊接时，焊缝应顺着加强筋板端部方向延续，其焊脚长度不应小于高度的2倍3倍。76预热以及道间温度板厚大于等于8 mill时宜进行预热。预热温度宜按附录D表D 1的推荐值控制。预热时间应尽可能短，以免对母材组织与性能造成不良影响。焊道层间温度控制宜控附录D中表D 1的推荐值。预热温度与道间温度的测量应符合GBT 18591的规定。77起弧收弧处理为防止焊道终端出现焊接裂纹以及始端出现未焊透现象，两端可眦使用同材质的引板(引弧板和收弧板)，使起弧和熄弧处于引板上。当不用引板时，应特别注意焊道终始两端及接口处的焊
16、接质量，1TBT 3259201 1收弧时应待弧坑填满后再断弧，并将弧坑加以修整，尤其是对焊道接口要先清理弧坑而后进行接续焊。78缺欠及其防止措施与产品焊缝质量等级相对应的缺欠质量等级及其限值应符合GBT 22087的规定。附录E列出了缺欠产生的主要原因及防止措施，除此之外，在操作时更应注意避免出现任何设计以外的热影响区，诸如临时附件的焊接、电弧擦伤等。8调修矫正81 当铝合金件因焊接变形而需要调修时，可采用机械方法或加热方法对其进行矫正：a) 在采用机械施加外力方法对焊接变形进行矫正时，应采取保护措施，避免损伤工件表面；b)在采用局部加热方法对焊接变形进行矫正时，应采取点或线的加热方式，冷却
17、、矫正焊接变形；c) 也可采用机械方法进行变形矫正。82在进行调修加热时，应控制加热温度，尽量缩短加热时间。加热温度范围宜按附录D中表D2的规定，可使用温度变色笔或测温仪对加热温度进行确认。9焊接检验91 焊接前，应检查工件组装与焊接准备情况，确认符合设计和焊接工艺要求后方可施焊。92焊接过程中，应对预热温度、道间温度、焊道的清洁度及接头形状、焊接顺序等事项进行检查。93焊接完成后，应根据产品图样或技术文件要求对焊缝进行检验和记录。94焊缝检验(包括可能要求进行的密封性检验)宜在加工打磨、油漆或其他处理之前进行。10返修焊101 焊缝尺寸不足时，允许进行补焊；焊缝尺寸超过规定时，则应打磨至允许
18、范围内。102焊缝检验或焊道清理过程发现缺陷时应采用表面切割、削磨等方法将缺陷完全清除，并将周围清理干净再进行焊接。对于内部缺陷应在清除的同时制备符合返修焊要求的坡口。103裂纹等缺陷经削磨消除后，板厚不小于设计厚度的95时，可不做补焊，否则应进行补焊以保证设计厚度。104当返修的接头根部间隙太大时，可在接头的一侧(或两侧)进行堆焊，并打磨使其成为正规的焊接坡口再进行焊接；或使用垫板(或临时垫板)再进行焊接。1 05 当常规的焊接工艺规程不适用于返修焊时，应进行工作试件评定并制订相应的返修焊工艺规程。1 06 同一部位焊缝返修不宜超过两次。对返修超过两次的焊缝若需再进行返修时，应进行评审确认。
19、”焊缝整形”1 对于设计图样中有整形要求的板端角焊缝，应在焊缝检验通过后实施，整形应采用合适的砂轮、磨片或铣削工具。 、112直角交接的板端角焊缝最终整形的研磨面尺通常不应小于板厚且不小于10 iIlnl。当板厚不同时，按薄板板厚要求。”3斜角交接的板端角焊缝整形时，应顺着加强筋板与焊缝延伸方向研磨。通常研磨面R不应小于焊缝高度的3倍。114整形后母材厚度方向的凹陷深度不应大于板厚的10且不超过05 lnm；母材板宽方向的凹陷深度不大于1 mm。115为提高焊接接头疲劳性能，应控制接头焊缝余高。必要时对焊趾进行研磨，研磨深度不应大于03 mm且研磨面R不应小于3 mm，使焊道金属焊趾部位与母材
20、表面平滑过渡。4附录A(资料性附录)对接接头抗拉强度效率和铝及铝合金材料分类对接接头抗拉强度效率见表A1，铝及铝合金材料分类见表A2。表A1 对接接头抗拉强度效率TBT 3259-201 1母材类别(见表A 2) 焊前母材基本状态。6 焊后状态。 T=R。(w)R。(P，)21 所有状态 焊接状态 1 0 822 所有状态 焊接状态 1 0。自然时效 0 714人工时效 0 7。，23 1自然时效 0 6T5以及16人工时效 0 7 7自然时效 0 95T4人工时效 0 75。-23 2自然时效 0 75T6人工时效 0 75其他的合金 所有状态。参见EN 515。6就表中没有显示的其他回火的
21、母材而言，R。(w)要与设计技术规范一致。时效情况要与设计技术规范一致。6R(P。)以“0”情况下的特定最小拉力强度为基础，而不管测试使用母材的实际回火。如果试件在焊后测试以前被人工时效，接头效率r则适用于嘶母材的情况。如果实施了焊后完全热处理，可以得到较高的性能。R。(W)要与设计技术规范一致。5焊后时效情况以及R。(w)要与设计技术规范一致。表X2铝及铝合金材料分妄类别 组别 铝及铝台金种类21 杂质(或合金含量)1的纯铝非热处理强化铝合金22 l 铝锰合金22 22 2 Mg1 5的铝镁合金22 3 1 53 5的铝镁合金热处理强化铝台金23 23 l AIMgSi合金23 2 Alzn
22、Mg合金5TBT 3259201 1表A2铝及铝合金材料分类(续)类别 组别 铝及铝合金种类cu1的Alsi合金24 24 1 cu1且53的舍金容易产生晶问腐蚀和(或)应力腐蚀。这种易腐蚀性随Mg含量和或冷作硬化程度的提高而增加。应考虑到这种焊缝金属稀释的影响。由于具有结晶裂纹敏感性，这类合金不推荐采用无填充金属焊接。8附录C(资料性附录)焊接电流焊接时不同直径焊丝的焊接电流范围见表C1和表C2。表C1 MIG焊时不同直径焊丝的焊接电流范围TBT 3259201 1焊丝直径 06 0 8 1 0 12 l 4 1 6 2 O 2 4 2 8焊接电流(直流) 2050 40100 70180
23、110250 130310 150350 200430 250500 300580表C2 TIG焊时不同直径电极的焊接电流范围电极直径 1l 6 2 0 2 4 3 2 4 4 8 5 O 6 4焊接 纯钨 1S一55 4590 65。125 80一140 150一190 180260 240350 240350 325450电流 钍钨(交流)A 镧钨 1570 60125 85一160 120一210 150250 240350 330一450 330460 450600铈钨9TillT 3259201 1附录D(资料性附录)预热、道间和调修温度预热温度和焊道层间温度推荐值见表D 1，调修加
24、热温度范围见表D 2。表D1 预热温度和焊道层间温度推荐值母材 预热温度() 焊道层间温度()非热处理强化铝合金1 x x x系列3系列1203 1205 x系列AISi铸件AIMg铸件热处理强化铝合金6 xx系列120 100AISiMg铸件AISiCu铸件7 x系列 100。 80表中温度仅为指南。这些数值可以经合同双方协商修改，并在焊接工艺规程中说明。注：Mg3 5的合金组22 4(5系列)和合金组23 2(7 x x系列)，在某些使用环境下会出现相析出，这些析出会增加剥落腐蚀和应力腐蚀裂纹敏感性。延长加热时间会导致加工硬化铝合金发生局部退火，也会使可热处理硬化铝合金产生过时效。表D2调
25、修加热温度范围加热温度限制合金 母材基本状态 备 注加热后急冷 加热温度O 450 4001050A H112 300 300H12、H22、H14、H24 (200 2000 450 oc 4130H111、H112、H321 350 350 oc 超过300时，加热部5052、5754、5083 位的强度明显降低H12、H22、H32 300 250。cH14、H24、H34 300 250 强度几乎没有变化6005A 76008 76060 76061j 6082T4、T5、T6 250 (250 可保持母材的806063、6106、6N01、6A01 以上的强度7003、7020、7N
26、01、7805 T4、T5、T6 300一350 20010附录E(资料性附录)缺欠的产生及防止TBT 3259-201 1表E l给出了铝合金焊接常见的典型缺欠、产生原因及其防止措施。在安全要求比较高的动载结构中，特别需要防止产生这些缺欠。表E 1缺欠的产生及防止措施缺 欠 主 要 原 因 防 止 措 施有朽迹的焊丝。 改善焊丝清洁度，存储于工作区域露点焊丝表面潮湿 以上的清洁环境中焊缝区有油污。 焊接前清洁和干燥焊缝区，如：预热、焊连接表面的湿度 前确保材料处于室温如有必要联系焊丝或母材的供应商或焊丝和(或)母材含氢量过高生产商解决气孔 接头间隙过小 改善焊接间隙，促进气体从溶池逸出例：链
27、状气孔(2014)或局 不合适的焊接位置(横焊、仰角焊、仰焊和 焊接位置尽可能采用(平焊、平角焊)部密集气孑L(2013) 立向下焊) PA、PB气体析出时间太短 T攀高热输人量或预热，改变焊缝前处理由于冷却水或气体供应系统泄漏，造成保 消除泄漏现象护气体不纯由于湿气侵入，造成保护气体不纯 气体按相关标准或技术要求确定采用不合适的软管质量 确保软管质量，更换损坏的软管，软管应尽量短，尽可能采用铝合金专用软管气L 保护气流速太大或太小产生非层流气流 采用合适的气体流量，避免紊流和空气卷入例：链状气iL(2014)或局 电弧电压太高 改善峰值电弧电压部密集气孔(2013) 焊枪角度太小 使用正确的
28、焊枪角度由于焊接中断或不充足的保护气流，使氧 见气孔部分要求。侵入电弧或熔池内导致氧化物形成 采用合适的气体流量，避免空气进入确保焊缝区域和前一道焊缝的清洁度，氧化夹杂物(303) 焊缝区或前一道焊缝清理不彻底 改善电弧条件预热火焰含过多氧气 可采用中性火焰TIG焊添丝操作不正确 不要将焊丝从保护气中移出选择能确保焊接性能的填充材料。裂纹(100)凝固裂纹 焊缝中存在低熔点共晶物 使用收弧板，将收弧结束于工件之外，例： 或收弧时采用适当的操作措施填满弧坑弧坑裂纹(104)液化裂纹 选择合适的焊接顺序可降低内应力和内应力变形TBT 3259201 1表E1 缺欠的产生硬防止措施(续)缺 欠 主
29、要 原 因 防 止 措 施裂纹(100)凝固裂纹 降低热输入和层间温度。倒： 焊接热影响区(HAZ)晶界析出的低熔点 通过采用单道焊焊接技术降低裂纹敏弧坑裂纹(104)液化 共晶物感性。降低内应力。裂纹选择适合的焊丝(例如：4 X X系列)钨夹杂(TIG焊：141和等离子弧焊：15)是 根据钨极的类型和直径选择合适的焊f 3鑫景杂质04钨杂质 由于焊接电流过高或在焊接过程中钨极接 接电流。触到了熔池不要将钨极侵入到熔池中铜夹杂(MIG：131)：由于焊嘴过热或熔断 选择适合的焊炬和焊嘴。采用短弧焊接铜杂质(3042)来自铜制衬垫 如果必要，可用不锈钢，铝合金或陶瓷替代替铜作为熔池衬垫注：缺欠代
30、号参见GBT 6417 1。1212345678910111213141516参考文献TBT 3259201 1GBT 641712005金属熔化焊接头缺欠分类及说明GBT 1246711998焊接质量要求金属材料的熔化焊第1部分：选择及使用指南GBT 12467 21998 焊接质量要求 金属材料的熔化焊第2部分：完整质量要求GBT 12467 31998焊接质量要求金属材料的熔化焊第3部分：一般质量要求GBT 12467 41998焊接质量要求金属材料的熔化焊第4部分：基本质量要求GBT 194192003 焊接管理任务与职责GBT 19804-2005焊接结构的一般尺寸公差和形位公差GB
31、T 19866-2005 焊接工艺规程及评定的一般原则GBT 1986712005电弧焊焊接工艺规程GBT 22086-2008铝及铝合金弧焊推荐工艺ISOTR 15608：2005焊接一金属材料分类体系指南ISO 17659：2002焊接图示焊接接头的多语种术语ISOTR 176711：2002焊接一金属材料焊接的推荐一第1部分：电弧焊接通用指南ISOTR 17671_4：2002焊接一金属材料焊接的推荐一第4部分：铝和铝合金的电弧焊接EN 5151993铝和铝合金一锻制品一回火标志JIS z 3604：2002铝及铝合金的惰性气体保护电弧焊推荐实施规范13中华人民共和国铁道行业标准动车组用铝及铝合金焊接技术条件Technical specification for welding of aluminjumand aluminium alloys used on EMUTBT 3259201 1-中国铁道出版社出版、发行(100054，北京市西城区右安门西街8号)读者服务部电话：市电(010)51873174，路电(021)73174中国铁道出版社印刷厂印刷版权专有侵权必究t开本：880 mm x1 230 mm 116印张：1 25字数：25千字2011年10月第1版2011年IO月第1次印刷定价：13 00元
