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某碳钢车转向架侧梁组焊工艺分析

发表时间：2021/6/29 来源：《基层建设》2021年第6期作者：陈晓芳

[导读] 摘要：对某碳钢车转向架侧梁各工艺要求进行分析及焊接工艺研究。

        中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 064000
        摘要：对某碳钢车转向架侧梁各工艺要求进行分析及焊接工艺研究。解决在侧梁组装过程中容易产生直线度、挠身、旁弯超限等问题，保证转向架的整体弯管以及与各部件的组装衔接，并针对缠身的问题提出一系列的解决方案，对侧梁焊接后符合工艺要求进行了有效的工艺控制，制定严格的焊接顺序和焊接方向，结合工装夹具来减小焊接变形，从而提高了侧梁的焊接质量和生产效率。
        关键词：工艺控制侧梁组装焊接变形生产效率
        1.前言
        近十年以来是中国轨道客车装备研制水平发展最快的时期，十年前，轨道客车产品主要是碳钢材质的普通铁路客车或城铁车，结构相对单一。现如今，轨道客车产品结构已十分丰富，形成了适合不同速度等级、不同档次水平、不同牵引方式，能满足各层次用户需求的多样化、梯次化的产品结构，涵盖了普通铁路客车、城铁车和新一代高速动车组。特别是不锈钢和铝合金车体制造技术的应用开发和转向架构架动焊技术的推广，也使国内的焊接技术实力和焊接装备有了显著提高，使轨道客车制造业技术装备及技术应用达到了国际先进水平。
        2.侧梁结构简介
        以某碳钢车的侧梁结构为例，侧梁整体上采用由四块钢板组成箱形断面的焊接结构，侧梁中部为U形。其中上盖板由2块端部上盖板和1块中部上盖板拼接而成，下盖板由2块端部下盖板、2块端部下盖板2和1块中部下盖板拼接而成，两块立板之间增加若干块支撑隔板，材料均为内腐蚀性能好的S355J2W（H）材质，焊接采用气保焊，焊丝选用ISO14341-A-G 42 4 M G0，Ø 1.2mm焊丝。组焊后，侧梁高度值误差小于等于1.5mm，全长扭曲值小于等于2mm，侧梁全长的弯曲值小于等于2mm，所以组队时既要考虑侧梁的整体尺寸，又要考虑各部件的组队间隙，同时在拼接组装时还要考虑组焊后的挠度等因素影响，因此对焊接顺序、热输入、焊机过程中材料的刚性固定等要求更加严格。
        3.侧梁的组装工艺要求
        3.1 前期准备
        在组装之前应当参照图纸和物料清单对单件物料的尺寸和质量进行严格的检验，检验合格后方可投入使用，如有缺陷或者损毁的情况，应当及时的与相关人员进行沟通，寻求最佳的处理方案，第一时间进行处理以免影响正常的生产速度。对侧梁的组装是一件非常细致的事情，装嵌必须保证操作工人做好了充分的准备工作，对设计图纸和行业标准等必须熟知。同时应对整个构架乃至转向架的结构熟知于心，对于图纸疑问在组装前必须解决，以免影响后期施工或者产生返工，同时应利用闲暇时间严格检查施工场地排除安全隐患，为侧梁的组成组焊做好一切准备。
        3.2 精确安装
        组装前应认真编写工艺方案，做到面面俱到，考虑好组装的先后顺序，尽量做到一次成活，避免二次回头干返工活，比如焊缝为HV形式的，需要提前预留2mm间隙。安全第一，在侧梁组焊的过程中，安全管理人员应切实履行职责，向组装人员讲授相关要求，安装者研读作业指导书。另外应加强方位、坡度、固定方法等因素的干预，确保规范完整，符合质控标准。组装前进行技术交底，要求组装时必须按照交底操作，做到程序化组装，程序化组装可以为后期的改进带来便利，由此提升安装的精确度，提高生产效率和效益。
        3.3 强化质检
        在组装侧梁的过程中，加强对组装及焊接质量达标的检测是非常重要的。首先，负责质检人员应该提高工作意识，做到尽职尽责，深切知晓质检工作的重要性，确保质检结果真是有效。在对侧梁组装进行检测的过程中，要严格遵守组装的顺序进行检验，对质量进行严格的控制。检查过程中应重点检查焊缝等突出位置，如有质量弊病，应该立即采取有效手段整改，防范于未然，否则将会带来巨大的损失。从某种程度上来讲，质检工作是侧梁组成的重点工作。
        3.4 焊接处理
        在进行横梁组焊前，必须做到精确且细致，要对焊接质量进行严格的控制。首先，在焊接时，应该调整焊接所需要的电流来满足焊接的合理性。

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电流强度的大小将直接影响焊接质量，电流过大导致热量过高，将会出现焊接处掉渣的现象。而电流过低，热量无法抵达焊接材料，焊接合缝不牢固，也会出现掉渣现象。所以焊接时要综合考虑焊缝的熔深、焊接头、焊丝和焊缝等各种因素，综合考虑确定。因此，对侧梁组成进行焊接设计时，一定要结合各种条件进行科学的选择，要做全方位的考虑，保证焊接质量，做好焊接工作，确保侧梁组成的过程顺利进行。
        4.侧梁变形的解决办法
        4.1 焊接变形控制
        碳钢车侧梁全长3368mm，焊接热输入较大，控制焊接变形是极其重要的。侧梁作为构架的重要组成部分，既需要承载车体组成，又需支撑或悬挂轮对组成、制动装置、空气弹簧、抗蛇形减震器、垂向减震器和横向减震器等部件。由于承载需要，这种侧梁结构中部以及弯曲处布置筋板较多，焊接热输入较大，容易发生焊接变形。相反，侧梁两端的筋板数量较少，焊接热输入量低，不容易发生焊接变形。因此，整条侧梁焊接热输入不均，将会产生焊接变形。当焊接变形会超出设计要求时将采用火焰调修或机械调修的办法来矫正变形，这样不仅增加了生产成本、延长制造周期，而且还改变了残余应力的分布状态，容易产生应力集中，大大的降低了侧梁的使用寿命。通常减少焊接变形及残余应力的方法有结构优化、调整焊接顺序、改变热输入量或增加约束力等方法。在焊接的时候由于结构的问题，这种箱体式的侧梁会有大量的焊缝，大量的焊缝焊接的时候就会出现热输入量不一致的问题，这样就会造成大量的焊接热应力以及变形的出现，焊接变形经常会超出工艺所要求的尺寸，我们根据以往的经验，以及多次的实验，总结出一套合理的焊接顺序，以及焊接的时候刚性固定的反向作用力来抵消焊接变形的情况，能保证焊接变形均控制在1.5mm以内。
        4.2 来料控制
        来料质量控制是企业整个质量管理的源头，也是质量控制体系中的关键环节。来料检验质量控制是对企业所有的外购物料和外协加工物料的质量进行把关的第一步，终端产品质量的高低很大程度上取决于来料质量水平的高低［1］。为确保不符合标准的产品不进入企业仓库和生产线，来料质量控制就要严格把关，在最前端发现质量问题，减少后续工作所造成的质量问题和隐患。如果不能对来料质量把关或是把关不严，让不合格物料流入仓库和生产线，质量问题将会在后道的工序中成指数放大。因此﹐来料检验质量控制是企业保质保量的基础，也是整个社会和市场发展的需要。
        4.3 工装控制
        此种工艺适用于所有类似的转向架箱体式侧梁的组焊工艺，合理的工装设计，使得产品组装的时候基准完全一致，弯曲、扭曲、错边等缺陷的出现几乎为零，而且所有产品由于使用同一组装基准，三次组装之后产品的工艺尺寸完全一致，由于设计时考虑到产品组装时人员以及特殊情况的出现，工装还兼顾了检测的功能，每次组装本道工序的时候都能为上道工序检查是否合格。
        5.结论
        本文主要就是针对某碳钢车侧梁的组装焊接工艺进行分析，找到焊接变形的具体原因，并且寻找的解决这些问题的突破口，并且经过的多次的修改验证，把组装焊接工艺调整到一个最合理的状态。
        参考文献：
        （1）刘海欧，关鹏.薄壁箱型长梁的焊接变形控制[J]。现代焊接，2009（2）：46-50.
        （2）崔岩，柳士强，高德佳，等.地铁转向架侧梁制动焊焊接工艺[J].电焊机，2017，47（07）：69-72.
        （3）刘志平，崔岩，王立夫.地铁车转向架焊接工艺[J].焊接技术，2011（8）：38-40.
        （4）竺星星.25T型车底架侧梁变形原因及工艺解决措施[J].焊接与切割，2017（23）21-22.
        （5）辛海波.焊接机器人在机车构架生产中的应用[J].金属加工，2008（24）：53-55.
        （6）北京地铁换轨作业车侧梁组焊工艺[J]范晶，宫颖 - 《焊接技术》2018年9期
        （7）箱型梁隔板焊接工艺浅析[J].中国设备工程，2016（13）：94-95.