贾婷 石国强 武锐 张杰 纪连忠
中车唐山机车车辆有限公司 064000
摘要：在铁路客车25T型、160公里动力集中动车组生产期间，由于侧墙板下边预留、底架边梁刨槽尺寸配合受板料旁弯、切边精度、刨槽精度以及侧墙、底架大部件挠度匹配影响，造成下封闭焊2mm间隙无法保证，使得下封闭焊接时需要2~5道对接缝叠加累积形成大面积、超长度多次受热，导致侧墙板下幅变形严重、对接处明显凹陷、打磨量巨大、台车焊缝交检交验返工率高达90%，严重影响了计划兑现、节拍保证和实物质量。为此我们提出了碳钢车车体下封闭自动焊及质量控制操作创新项目。
关键词：焊接间隙 焊接成型 自动焊接 工艺评定
根据车辆下封闭焊接现状对产生的问题进行了具体分析，细化造成问题出现的点，从根本解决问题，实现质量的提升，下文详细的阐述了具体实施步骤。
一、底架挠度、侧墙挠度控制，工装优化，使下封闭间隙达到单道焊接标准
1.底架边梁直线度控制：在边梁对接时保证拼接平面度，调整底架组装胎控制两侧边梁直线度，在压紧的状态下进行焊接；地板组装过程中枕外地板与边梁焊接采用分段退焊方式进行；转胎焊接横梁与边梁角焊缝时严格按图纸标准焊脚尺寸施焊，并采取每隔一个横梁焊一侧的跳焊方式焊接；底架整体焊接完成后进行火焰调修，为防止枕外收缩上翘采用特制拉紧装置进行两端拉紧处理。侧梁组焊后须平直,旁弯不许超过3mm/3m,并且不许有2mm以上的硬弯。
2.侧墙挠度控制：在侧墙组装过程中，通过调整上侧定位块来试件侧墙的整体挠度控制，并依据下封闭焊反馈的数据进行实时调整。由于侧墙板存在来料旁弯现象，研究侧墙板上沿与侧墙板上基准线关系，组装时控制侧墙板板缝装配间隙，明确侧墙板板缝调整方向。制作工装以侧柱为基准点进行划线切割，最后通过侧柱下边缘成型弧度缺陷等离子配件多余的侧墙板边缘，保证整体的侧墙下边缘整体直线度。
3.调整总组装工装，控制底架挠度：为了使得下封闭焊间隙达到自动焊要求标准，根据台车焊缝间隙调整底架支撑柱高度来实现挠度，在起挠度的同时增加两端和中部拉紧装置，避免走进依靠自重方式达到理想效果的误区。实时测绘精准调节，让挠度数据更加精确。两大车体部件组装数据的配合最为关键，在达到标准的同时尽量使得精度保持上下差相匹配。焊缝宽度实现6-10mm间隙的标准范围。
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图1 支撑调节实现挠度预制
二、设计制作半自动焊工装，强化自动焊练习，并对工装不断优化
为提升车体下封闭焊质量，实现车体总组成自动化焊接生产，降低操作者作业强度该部位配备了2台自动焊工装设备，焊接设备采用福尼斯焊机，焊接过程使用脉冲功能实现低飞溅、良好焊缝成型。
为满足新的自动焊工装设备在现车生产中达到良好的使用效果，组织下封闭焊班组员工对新装备进行焊接实作练习。熟悉控制系统的操作、焊机各项参数的调节。模拟下封闭焊现车焊接构造进行实操强化训练。针对现车下封闭焊间隙尺寸，练习单道焊接及两道焊接。掌握第二道焊接方法，设计压道焊缝位置及焊枪指向达到焊缝平滑过渡。
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图2：下封闭自动焊设备练习效果
在经过现车试验后，根据车辆在焊接过程中焊接工装存在的问题对现有焊接小车进行优化，使之能够实现易于操作，焊接性能良好，且焊接质量得到有效提升。000690宝新能源
首先对小车的防护装置升级，包括焊接工装设备自身的防护和操作者的保护升级，为防止飞溅污染焊接小车行枪轨道对轨道进行防护且不影响行进及操作安全；为防止操作者双目被弧光灼伤，将施焊过程焊接观察孔位置及大小进行优化。
其次对焊枪角度可调节进行改进，既需满足焊枪上下移动，也能对焊枪倾斜角度进行调节。从而解决双道焊接上侧咬边情况，提高焊缝熔合质量。
最后在焊接过程中为避免焊缝焊偏，提前判断出焊接行进方方向，使得行枪能随下封闭间隙行进，最终实现下封闭焊焊缝内部质量和外部美观度的提升。
三、完善自动焊试制，固化升版所有自动焊文件
根据下封闭焊焊接母材和新制焊接工装的使用针对性的开展焊接工艺评定，同时为了验证焊工对下封闭焊焊接工装操作技能，增加焊接工作试件。
本次焊接工评严格按焊接试验详细内容进行具体操作，焊接位置模拟现车PC位置焊接-2.5II焊缝，使用福尼斯带脉冲焊接，提高焊缝熔合深度。具体图纸如下：
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t1=2.5 t2=9 b＝1 单位【Unit】:mm
焊接参数选取既要满足熔深及熔宽要求，也要保证良好的外观，经过反复试验焊接参数-焊接电流220A、焊接电压23.8V，焊接可上下浮动5%~8%，焊接速速10.3mm/s。
工评和焊接试验完成后，对现用文件进行升版（作业指导书及焊接WPS等）。为现车生产提供具体的文件支撑。
附焊接效果图：
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图3 单道焊接效果
四、结论
160公里动车及其他产线类似结构车型通底架、侧墙挠度匹配得到有效控制，封闭焊焊接间隙满足自动焊一次成型，提高了焊接效率；自动焊接节省操作人员2名，提升焊接质量，降低打磨工时消耗；焊接缺陷得到有效控制，降低了返修率，台车焊缝交检交验返工率下降到10%以内。