一種鐵路貨車焊接式牽引梁質(zhì)量控制

楊錢 施磊 胡江 鄒紅亮 賓健

摘要：本文針對鐵路貨車焊接式牽引梁焊縫較密集易形成過大變形量，提出對焊接變形控制措施，實施效果良好。

關(guān)鍵詞：焊接式牽引;梁焊接變形;工藝控制

公司于2021年初啟動一批出口鐵路貨車生產(chǎn)，總訂單共計1500余輛。2021年5月底完成第一批300余輛的生產(chǎn)，該產(chǎn)品出口澳大利亞，與一般國內(nèi)產(chǎn)品不一樣。全部采用澳洲的標準，產(chǎn)品質(zhì)量要求高，牽引梁作為第一道工序，牽引梁質(zhì)量的好壞直接影響后工序的正常開工，筆者對牽引梁前期的質(zhì)量問題進行收集分析，并采取相應措施保證產(chǎn)品質(zhì)量。

一、技術(shù)要求

牽引梁技術(shù)要求：

前、后從板工作面間距Amm±1.6mm

牽引梁腹板內(nèi)腔距B（0，+3）mm

前從板內(nèi)間距C（0，+3）mm

后從板內(nèi)間距D（0，+5）mm

前從板座磨耗面與沖擊端板間距Emm±2mm

牽引梁腹板平直度≤2mm，下蓋板平面度≤1mm

二、產(chǎn)品制造難點

腹板前后從板焊完后因為焊接變形需要到備料進行油壓調(diào)校調(diào)平腹板后才可以裝配支板，且不能進行支板焊接，需完成牽引梁組裝后在牽引梁翻焊臺位上進行焊接，這樣首先造成整個工藝流程較長，牽涉到生產(chǎn)廠地的轉(zhuǎn)換，且需要專用調(diào)校設備;另外牽引梁組成整體后，內(nèi)部空間較小，支板之間間距太小，不利于焊接作業(yè)，易造成焊接缺陷，且返工較困難。牽引梁下蓋板焊完后產(chǎn)生了上翹，造成下蓋板平面度超差，需在交檢臺位進行調(diào)校。牽引梁在生產(chǎn)制作過程中，圍繞腹板、下蓋板焊接變形的控制，成為牽引梁工序的關(guān)鍵。

三、質(zhì)量控制措施

針對牽引梁技術(shù)要求中對關(guān)鍵尺寸的要求及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，牽引梁制作的關(guān)鍵點在于：根據(jù)焊接變形的特點，采用合理的組裝、焊接工藝、以及借助工裝夾具，控制焊接變形，保證技術(shù)要求的實現(xiàn)

（一）焊接變形產(chǎn)生的原因及危害

焊接過程中，對焊件進行局部的、不均勻加熱產(chǎn)生了焊接變形。焊后焊縫及其附近受熱區(qū)的金屬都發(fā)生縮短，即沿著焊縫長度方向的縱向收縮，和垂直焊縫方向的橫向收縮，最終導致焊接結(jié)構(gòu)的各種形式的變形：縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形、扭曲變形和波浪變形。焊接變形不僅影響焊接結(jié)構(gòu)的尺寸和外形，還降低了結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至造成結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，發(fā)生重大事故。

（二）焊接變形的控制措施

1、組裝工藝控制

分析產(chǎn)生變形的原因：

根據(jù)腹板裝配圖分析，焊接后主要會產(chǎn)生兩個主要變形：一是腹板與從板的彎曲變形，因為腹板較長，剛性較弱，在與從板焊接冷卻后會產(chǎn)生較大的橫向收縮，造成腹板產(chǎn)生彎曲變形。二是支板與腹板產(chǎn)生內(nèi)凹變形，支板與腹板為單邊焊接，支板剛性大于腹板，支板單邊受熱冷卻收縮，腹板也會跟著收縮，最后造成腹板產(chǎn)生內(nèi)凹。

制定措施：

根據(jù)對焊接變形產(chǎn)生的原因分析，采用反變形法加剛性固定法進行控制，制作裝配焊接平臺

焊接平臺采用中厚板，中間開孔，然后將腹板放在上面，兩邊采用螺栓夾緊壓鐵固定，壓鐵開槽高度要小于腹板厚度，確保具有足夠的夾緊力。

在如圖所示位置放上反變形墊塊，筆者經(jīng)過多次試驗后得到反變形墊塊厚度與焊后腹板平直度關(guān)系，筆者選用2mm墊塊做反變形。采取焊接平臺省掉腹板焊接變形調(diào)校工作，也可將支板焊縫一次焊接完成，保證焊接質(zhì)量。

2、工藝撐的設置

在兩塊從板之間用長250*40*5鋼材連接做為工藝支撐。在牽引梁整體焊接完最后交檢工位再去除工藝撐，這樣從板與支板、腹板就形成了一個整體，增加了工件剛性，焊接完成冷卻后拆卸完螺栓，腹板平直度不會發(fā)生變化，便于后續(xù)牽引梁的組裝，同時也能有效保證前、后從板工作面間距Amm±1.6mm的要求。

3、焊接工藝控制

從板與腹板坡口焊縫的焊接，主要是控制因焊接橫向收縮產(chǎn)生的角變形，焊接時采取雙人對稱同步焊接的方式，采用多層多道，

由于從板開的坡口較大，與腹板板厚差較大特殊結(jié)構(gòu)特點，難以形成較大的彎曲變形，而因重點控制角變形的產(chǎn)生，焊接時，要求兩名焊工的焊接電流、電壓保持基本一致，相對的兩人焊接速度需保持一致，確保焊接熱輸入一致、同步，避免產(chǎn)生角變形。

牽引梁組對完成后上翻轉(zhuǎn)焊接工位進行焊接，根據(jù)焊接技術(shù)要求及變形特點對焊接順序進行控制，翻轉(zhuǎn)90°先焊A處焊縫，再翻轉(zhuǎn)180°焊接C處焊縫，焊完后裝上加強筋板焊接B處和D處焊縫，最后完成加強筋板焊接。

采取這種焊接方式主要是根據(jù)技術(shù)要求A處和C處焊縫只要求焊平即可，B處和D處焊縫要求多層多道，從焊接角度上分析，焊角越大，焊接產(chǎn)生熱量越大，焊縫冷卻收縮量越大，所產(chǎn)生的變形越大。如果先焊接B、D處，那么B、D焊完后必然會產(chǎn)生較大的角變形使下蓋板上翹，先焊A、C處焊完后會使下蓋板下垂，相當于做了個反變形，這樣能保證焊完后下蓋板的平面度。

四、結(jié)束語

通過制定有效、合理的、組裝、焊接工藝，牽引梁質(zhì)量得到有效控制，完全技術(shù)要求，一次交驗合格率96%，班產(chǎn)由1臺提升到2臺，對確保產(chǎn)品質(zhì)量和交貨期做出了關(guān)鍵性貢獻。同時，為公司后續(xù)類似產(chǎn)品提供技術(shù)儲備、指導生產(chǎn)，為公司在出口車市場的發(fā)展作出貢獻。

參考文獻：

[1]《冷作工工藝學》谷定來著機械工業(yè)出版社2009

[2]《焊接工藝500問》徐初雄著機械工業(yè)出版社2000