喬巖 趙輝民 于靜

【摘? 要】軌道交通裝備中，鐵路高速重載已經(jīng)是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。A型動(dòng)力集中動(dòng)車組具有成本低、運(yùn)用范圍廣、服務(wù)優(yōu)質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，A型動(dòng)力集中動(dòng)車組作為復(fù)興號(hào)動(dòng)車組的系列產(chǎn)品，它的研發(fā)面向提速客車的升級(jí)換代，對(duì)推進(jìn)鐵路客運(yùn)供給側(cè)改革，提高運(yùn)輸組織效率，改善旅客出行條件具有重要作用，所以A型動(dòng)力集中動(dòng)車組有望全面取代25T成為下一代普速鐵路主力。我公司經(jīng)過(guò)多年的努力，自行研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)了A型動(dòng)力集中動(dòng)車。在生產(chǎn)過(guò)程中，端部的裝配、焊接難度大，焊接成型質(zhì)量差，焊后易變性的問(wèn)題已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。A型動(dòng)力集中動(dòng)車端部結(jié)構(gòu)特殊、板厚較薄、強(qiáng)度要求高等原因，決定其比以往其他類型機(jī)車焊接難度大，恰當(dāng)?shù)闹贫ê附庸に囉兄诟玫耐瓿珊附淤|(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】端部;組焊;反變形;尺寸控制

一.前言及背景

隨著鐵路事業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已進(jìn)入高速重載鐵路建設(shè)時(shí)期。目前，國(guó)內(nèi)鐵路高速重載的發(fā)展越來(lái)越快，對(duì)鐵路機(jī)車車輛的焊接結(jié)構(gòu)、承受動(dòng)載能力的要求越來(lái)越高，而對(duì)焊接變形方面的科研水平相對(duì)滯后。A型動(dòng)車的生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)車端部的材質(zhì)特殊、板材較薄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接變形量很大。在A型動(dòng)車的首件試制過(guò)程中，由于生產(chǎn)任務(wù)緊張，沒(méi)有足夠時(shí)間制定工藝文件，這就要求我們必須認(rèn)真反復(fù)的消化圖紙，掌握產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能及要求。以我們現(xiàn)有的最佳條件，完成首件的試制，檢驗(yàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、性能和總結(jié)工藝，高質(zhì)量的完成產(chǎn)品的試制，以滿足A型動(dòng)車制造的技術(shù)要求。

二.A型動(dòng)車端部組對(duì)工藝分析及改進(jìn)

A型動(dòng)車由于車體鋼結(jié)構(gòu)總重量的限制，端部質(zhì)量變輕，板厚較之前產(chǎn)品變薄，材質(zhì)采用低合金高強(qiáng)度鋼，隨之帶來(lái)的焊接變形也很大，難以控制。此端部的結(jié)構(gòu)也較以往產(chǎn)品有較大的不同，給工藝措施以及最終產(chǎn)品質(zhì)量的保證帶來(lái)了較大的難題。

（1）底架邊梁是由端部邊梁與邊梁裝配對(duì)接組焊而成，邊梁裝配是在底架組對(duì)時(shí)與端部邊梁拼接。底架組對(duì)時(shí)要求寬度放量+4㎜，寬度達(dá)到3104㎜，而端部邊梁是在小端部和旁承結(jié)構(gòu)一起組對(duì)安裝的，由于連接點(diǎn)較多，焊接量大，端部的整體收縮較大，一般寬度尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)值，而對(duì)于一個(gè)組焊后的產(chǎn)品，其公差為31002㎜，這樣在底架組對(duì)時(shí)，兩個(gè)邊梁就有2～4㎜的差值，而此處焊縫又需要進(jìn)行超聲波探傷，2～3㎜的錯(cuò)邊必然導(dǎo)致探傷合格率的降低。

通過(guò)分析，認(rèn)為是由于端部主體部分與邊梁裝配組焊后，焊接收縮變形引起的原因。端部整體裝配時(shí)，為控制旁承結(jié)構(gòu)的焊接變形，采用邊梁安裝以后整體焊接的方法，由于主體部分焊接量較大，與邊梁連接點(diǎn)較多，坡口較大，故收縮應(yīng)力較大，單憑依靠外界剛性固定，無(wú)法保證組焊后的尺寸達(dá)到工藝要求，只有采取適當(dāng)?shù)募哟蠊に嚪帕?，才能保證焊接后的寬度尺寸。

（2）稱為小端部的牽引梁結(jié)構(gòu)，因?yàn)闇p重的需要，各板件上采取開(kāi)孔和減小板厚的設(shè)計(jì)方法。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和板件間的支撐減弱，組焊后的牽引梁前端面、上平面及兩側(cè)立板出現(xiàn)較大的波浪彎曲變形。按設(shè)計(jì)的平面度公差在2㎜以內(nèi)，而此時(shí)的生產(chǎn)無(wú)法滿足要求。經(jīng)過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)和變形大小、方向的分析，要在施焊前給結(jié)構(gòu)增加足夠多的剛性，來(lái)防止焊接變形。在前端板面及兩側(cè)立板上加裝160㎜×3000㎜的型鋼作為工藝筋，點(diǎn)焊固定，待整體結(jié)構(gòu)焊接冷卻后，再進(jìn)行拆除。實(shí)際應(yīng)用效果較好，減少了變形修復(fù)過(guò)程，避免火焰加熱對(duì)母材造成損傷。

（3）端部邊梁為5米多長(zhǎng)的壓型槽鋼與側(cè)板組焊而成，由于兩側(cè)焊縫并不對(duì)稱，這就導(dǎo)致端部邊梁在焊接后產(chǎn)生彎曲變形和扭曲變形，這也導(dǎo)致在端部整體組對(duì)后，端部?jī)蓚?cè)面的直線度超過(guò)每米2㎜的要求。針對(duì)這一問(wèn)題，就必須保證端部邊梁在組對(duì)時(shí)的直線度小于每米1㎜。所以工藝確定為：端部邊梁按尺寸組對(duì)好后，施以定位焊;整梁焊接時(shí)，應(yīng)采用彈性反變形法，在梁的兩端下方增加20㎜厚度的墊塊，中間多處均勻壓緊固定，或利用反變形焊接工裝壓緊固定;由兩名電焊工自兩側(cè)中間向兩端同時(shí)焊接。這樣在焊縫冷卻后，在適當(dāng)?shù)幕鹧嬲{(diào)修后，此邊梁的直線度可以達(dá)到每米2㎜以內(nèi)的公差要求。

（4）與小端部連接的旁承橫梁為箱型梁結(jié)構(gòu)，但是不同于其它橫梁結(jié)構(gòu)的情況為，斷面形狀為矩形，高度大于寬度，而且箱型梁腹板有開(kāi)口，上蓋板分為2塊;這樣的箱型梁在焊接后，由于剛性的中部銳減及結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生彎曲和扭曲復(fù)合變形，且變形不易修復(fù)。

針對(duì)這一問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析，原因主要出在腹板、上蓋板的不完整性。在橫梁組對(duì)好后，在兩塊上蓋板之間，腹板的上方位置增加工藝?yán)?，然后再預(yù)制反變形，通過(guò)工藝?yán)畹淖饔檬箼M梁整體反撓，或?qū)上嗤臋M梁背靠背點(diǎn)焊固定在一起焊接;再按照端部邊梁的焊接及修復(fù)工藝，使橫梁達(dá)到工藝要求的效果。

3、端部裝配的組焊工藝過(guò)程

端部裝配的組焊，首先分為牽引梁裝配、旁承裝配和邊梁裝配三部分

（1）使用左、右側(cè)板及端板、上下蓋板、彎板和其它隔板等組成牽引梁裝配。組對(duì)時(shí)通過(guò)在組對(duì)平面上增加5㎜的墊片，保證上平面的高度差。

（2）旁承裝配組對(duì)，首先要完成前后橫梁裝配的組焊;再將前后橫梁吊放在組對(duì)胎上，確定好相對(duì)位置后，將其它零件按尺寸位置定位，并檢測(cè)合格后施定位焊連接。

（3）在組對(duì)、組焊端部邊梁、旁承橫梁時(shí)，依據(jù)前部分提出的方法，使邊梁、橫梁的直線度達(dá)到要求方能使用。

（4）將檢驗(yàn)合格的各裝配吊至工裝胎上，夾緊定位后，按照?qǐng)D紙技術(shù)要求和工藝調(diào)整需要來(lái)測(cè)量各尺寸，并進(jìn)行調(diào)整，確定符合技術(shù)要求后點(diǎn)焊連接，再進(jìn)行焊接成型。

三、總結(jié)

1、采取適當(dāng)?shù)墓に嚪帕亢蛣傂怨潭ūＷC焊接裝配后的尺寸。

2、對(duì)端部進(jìn)行整體工藝分析，對(duì)各部結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊前工藝準(zhǔn)備和工藝過(guò)程控制。

3、對(duì)端部邊梁裝配、橫梁裝配進(jìn)行了反變形預(yù)制彎度，端部裝配合理的裝配、焊接次序，有效保證焊后結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃國(guó)定編寫(xiě)《怎樣防止焊接應(yīng)力與變形》機(jī)械工業(yè)出版社

[2]勞動(dòng)部培訓(xùn)司編寫(xiě)《鉚工工業(yè)學(xué)》中國(guó)勞動(dòng)出版社

（作者單位：中車大連機(jī)車車輛有限公司）