贺东宇 刘新喜
中车唐山机车车辆有限公司， 河北 唐山 064000
摘要：本文首先简介了货运动车组的结构与性能，并对货运动车头车内隔墙的结构及组焊焊接难点进行了特性分析，研究应用了内隔板的端角柱装配工艺、点固焊点密度工艺、刚性固定工艺、焊接顺序工艺、焊接过程要点控制工艺，解决了内隔板组焊接间隙大、组焊接量大、位置多、组焊接变形大的难题，保证了焊接质量，彻底杜绝了焊洇和焊穿，实现了焊缝成形美观的要求，完全达到了设计要求并顺利通过了验收，为提高货运动车组的整车合格率提供了有力的保障。
关键词： 内隔墙 平面度 焊接变形 焊缝成形 控制法
概述：为满足人民群众日益增长的物流服务需求，优化运力供给，货运动车组的投入运营，展现了货运动车组速度快、安全系数高、载货量大的优势，将会对当前国内快递和货运的发展格局产生重要影响[1]，对充分释放铁路网规模效应起到重要作用，对提升人民群众的生活品质做出重大贡献。
1、货运动车组结构与性能
货运动车铝合金车体共有8节车厢组成，其中包括2辆头车和6辆中间车[2]。内隔墙是车体的重要组成部分，其作用是将车厢分为载货区和驾驶区两个部分。经过对货架位置精心的设计布局和货运装载量精确的测算，货运动车组具有装卸快捷、防护有效、便于恢复的性能[3]。
2、内隔墙组焊接工艺特性分析
货运动车组头车内隔墙由型材和板材拼接而成，内隔墙通过U形端角柱与车体底架、侧墙和车顶焊接成一个整体。一方面，组装时，必须将所有组焊件控制在同一个平面内，并且焊后整体平面度不能大于3mm，组焊难度极大，对员工素质要求高；另一方面，由于车体侧墙内表面为三维曲面，而端角柱是若干段拼焊而成，故端角柱外轮廓与侧墙内表面轮廓很难完全一致，焊接面存在较大间隙，特别是上圆弧部分，需经过手工切除部分侧墙上的C形槽后进行打磨，表面平整度存在较大误差；同时，对圆弧部位的压紧比较困难，焊接质量无法保证。
（1）组焊接间隙特性分析
段焊角焊缝焊接要求零间隙，特别是薄板，受热后容易变形，会导致焊接部位的间隙进一步增大，焊接填充金属需求急剧增加，加热时间也随之增加，而铝合金的熔点只有658℃，并且高温时强度和塑性低，故容易造成焊洇甚至焊穿[4]。
（2）组焊接量与位置特性分析
货运动车组头车内隔墙的焊接接头有：2.5V、3半Y、2Y、Z3 、PB、PF、PD等多种接头形式及多种焊接位置，特别是中间板材、型材连接的2.5V焊缝全部采用两层两道焊接，由于薄板散热慢、升温快，对焊缝成形造成不利影响；同时，薄板焊接时，对参数的变化非常敏感，PB、PF、PD各种焊接位置所用焊接参数不同，必须频繁地进行调整。
（3）组焊接变形特性分析
由于内隔墙焊接部位全部是薄板，焊接量大，输入热量多，特别是中间连接板立焊，PF在所有焊接位置中，焊接变形最大，若焊接顺序不合理，多种因素综合作用后，容易使内隔墙产生较大变形。
3、内隔墙焊接工艺应用研究
（1）端角柱装配工艺应用研究
原来的装配方法是：先将五段端角柱组焊成一个整体，然后再将端角柱与内侧墙进行点固焊，最后点固内隔墙板。这种方法对端角柱外形尺寸要求高，在与内侧墙点固时，由于接触面增多，各装配面之间的间隙很难消除。对端角柱装配方法进行优化，优化后的方法是:化整为零，用激光标线仪在侧墙、地板和车顶上打出十字线，按照激光线位置将端角柱由下至上逐段在内侧墙上进行点固；最后再装配内隔墙板。由于每段端角柱的长度有限，装配难度大大降低，使装配间隙满足焊接要求。对于间隙较大的端角柱上圆弧部位，可使用顶杠与顶镐进行定位和压紧。
（2）点固焊点密度工艺应用研究
为了防止薄板受热而引起的变形，对间隙大的部位及易变形的部位，如上圆弧部位，增加点固焊数量，此时薄板的温度低，利用点固焊的收缩力，使装配间隙缩小甚至消除。焊接前，先打磨点固点，由于点固点的拘束作用增加，产生焊接变形的可能性大大降低，进而保证段焊缝焊接顺利进行。
（3）刚性固定工艺应用研究
将组成全封闭隔墙的型材、连接板和周圈端角柱点焊完毕后，发现整体隔板的平面度超差严重，采用点固工艺梁的方法对整体隔墙进行刚性固定。为了保证工艺梁的刚度，工艺梁选用方铝管，这是因为二位侧内隔墙平面上要安装精密部件，组焊的各种安装码较多，因此，二位侧点固工艺梁，综合考虑到防变形效果、焊缝位置、拆装方便等因素，在二位侧增设若干根工艺梁，工艺梁与地板平行设置，加装工艺梁时，工艺梁与整体隔墙存在多处较大间隙，此时，应将工艺梁两端定位后，用顶杠在间隙处加力，迫使隔墙板与工艺梁贴严，然后在工艺梁两侧进行段焊点固，点固完成后用水平尺检测，平面度满足图纸要求。
（4）焊接顺序工艺应用研究
控制焊接变形最有效的措施就是采用合理的焊接顺序。首先从最短的焊缝起焊，焊接时，采用双人对称焊接法，对称焊接同一个截面的两道平行2Y 、3半Y焊缝，使得端角柱成为一个精准的刚性整体，防止了内隔墙产生变形；长段焊缝的焊接时，侧墙散热条件比内隔墙好，应先焊端角柱与侧墙板之间的Z3角焊缝，否则，端角柱会产生变形，使端角柱与侧墙板的间隙增大，给后面的焊接造成困难。焊接时，先焊变形量小PB和PD位置焊缝，最后焊接变形量最大的PF位置焊缝。对同一焊接位置的平行焊缝对称焊接，可使由各焊缝引起的变形相互抵消；左右两扇内隔墙板同一位置焊缝交替焊接，可以减少频繁调节电流的麻烦，还可使焊接部位有凉层间温度的时间，有利于形成良好的焊缝成形，针对焊接端角柱与内侧墙连接的Z3角焊缝采用以上同样的顺序焊接。
针对PB、PF、PD位置焊缝成形，隔墙采用双人对称焊接，应从强度最弱的位置中间连接板焊起，为防止焊接时产生变形，焊接前应增加中部连接板焊缝点固点数量，两个点固点间距应小于100mm，然后用分段退焊法焊完隔墙中部焊缝后，让焊缝从中间向两侧慢慢收缩，然后对称焊接上部两条短焊缝，接下来焊接下部焊缝，再对称焊接上部焊缝，最后对称焊接两条焊缝，这样就会使整个内隔墙从中间向四周均匀地收缩，最大程度地减少焊接变形。
（5）焊接过程要点控制工艺应用研究
在整个焊接过程中，要加强对焊接位置的变形控制，如发现焊缝有外凸趋势，应立即停止焊接，迅速用尼龙锤轻击焊缝及两侧热影响区，以降低焊接内应力，防止变形发生；当打底层焊完后，待焊缝冷却到室温后，用水平尺检测隔墙平面度，并做好标记，焊接盖面层时，应先从凸起的位置起焊，仍按照打底层的焊接顺序进行焊接。盖面层焊接完成后，冷却至室温再次检测隔墙平面度，无误后撤掉工艺梁并打磨焊缝，然后补焊被工艺梁遮挡处的焊缝，最终磨平后再次用水平尺检测，完全满足平面度不大于3mm的技术要求。
4、结论
采用上述装配与焊接的合理措施后，效果良好，内隔墙平面度达到图纸要求，内隔墙平面度合格率达到100%，保证了焊接质量，彻底杜绝焊洇和焊穿，实现焊缝成形美观；最大程度地减少了焊接变形，焊后无需调修，减少了调修人员的工作量，大幅度提高了焊接生产率，为后续工作打了下良好基础，最终达到提高货运动车组整车产品质量和企业效益的双重效果。
参考文献
[1]张钰梅，张才春，李海鹰．利用高速动车组列车开展快捷货运的探讨[J]．铁道运输与经济，2015，55(11)：64-70．
[2]丁立卿，熊力，梁永延．高速货运动车组的研制[J]．中国铁路，2017(11)：96-103．
[3]郭帅，郭彦，张建平．铁路快捷货运产品优化研究[J]．中国铁路，2019(5)：40-46．
[4]王立夫，唐衡郴，王金金，等．轨道车辆用铝合金焊接缺陷分析[J]．焊接技术，2012，10(41)：14-17．