EKZ70型石碴漏斗車鋼結(jié)構(gòu)制造工藝

孫宏宇，鄧春香

（1.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司二貨車間，黑龍江 齊齊哈爾 161002；2.黑龍江軌道交通裝備高級技工學校，黑龍江 齊齊哈爾 161002）

1 結(jié)構(gòu)簡介

EKZ70 型石碴漏斗車是齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司專門設(shè)計為運輸并按需要漏卸石碴等散粒貨物用漏斗車，主要用于沙特鐵道線路的建設(shè)，在沙特或澳大利亞鐵路網(wǎng)準軌（1435）線路上運行。該車主要由車體、底門卸貨及控制系統(tǒng)、制動裝置、車鉤緩沖裝置和轉(zhuǎn)向架等組成。該車結(jié)構(gòu)見圖1。

1.1 車體

車體為圓弧包板式的全鋼焊接結(jié)構(gòu)。主要由底架、側(cè)墻、端墻、漏斗、撐桿等組成。

1）底架。底架由牽引梁、側(cè)梁、枕梁、橫梁、端梁、縱向梁及鋼地板組焊而成，枕梁為上下蓋板及腹板組焊而成的變截面箱形結(jié)構(gòu)，橫梁為上下蓋板及腹板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)，采用直徑為358 mm 的鍛造上心盤，底架端部設(shè)有腳蹬及扶手。

圖1 EK270 型石碴漏斗車結(jié)構(gòu)組成

2）側(cè)墻。側(cè)墻由圓弧包板與上側(cè)梁組焊而成。上側(cè)梁為冷彎型鋼結(jié)構(gòu)。

3）端墻。端墻由上端梁、橫帶、端柱、斜撐及端板組焊而成。在車體呈對角線的端墻處安裝扶梯。

4）漏斗。由脊背將漏斗分成4 個漏斗口，漏斗由6 mm和8 mm 厚鋼板組焊而成。

1.2 底門卸貨及控制系統(tǒng)

主要由機械連接和激活連接兩部分組成。

機械連接包括石碴車門、液壓動力風缸。激活連接由空氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成。

2 工藝難點分析

1）牽引梁為箱型組焊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊接量大，焊接變形嚴重，尺寸和形狀都難以控制。尤其是上蓋板變形大將影響到與端梁和枕梁的組裝，而下翼板焊接后變形嚴重，同一橫斷面水平差保證困難，將導(dǎo)致心盤處平面度超差，會引起心盤鉚接間隙大和車體動搖。

主要措施：采用牽引梁組對和夾具組對，以控制牽引梁關(guān)鍵尺寸；上蓋板預(yù)制反變形；加裝加強梁；焊接時剛性固定壓緊；采用液壓矯正機對心盤處壓平和矯正。

2）漏斗為空間斜面結(jié)構(gòu)，與底門兩側(cè)斜面搭接，端面對接，尺寸檢測及控制困難。若漏斗組裝的角度、對角線和長寬尺寸不準確，將直接影響底門的安裝，嚴重時可能導(dǎo)致端面對接錯牙或間隙大。

主要措施：制作專用的漏斗組對夾具以控制漏斗的關(guān)鍵尺寸；橫梁和脊背在專用夾具上組對以確保漏斗組裝角度準確；底架組對夾具上重點控制漏斗口尺寸及平面度；利用翻轉(zhuǎn)機組裝底門，確保底門組裝準確方便。

3）該車為圓弧包板側(cè)墻結(jié)構(gòu)，側(cè)板下料尺寸精度及滾弧偏差易造成側(cè)板拼接錯牙，會產(chǎn)生焊接缺陷。另外兩種R相切圓弧的滾弧質(zhì)量也直接影響側(cè)墻的組裝和整車的外觀。

主要措施：在專用組對夾具上進行組對，確保組對質(zhì)量；側(cè)墻板拼接縫焊接采用焊接小車，上側(cè)梁兩條焊縫采用氣體保護自動焊小車焊接；利用側(cè)墻背面焊裝置進行內(nèi)側(cè)焊接。

4）該車為圓弧包板側(cè)墻和斜面插接端墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組裝復(fù)雜，外形尺寸調(diào)整難度較大，整車組裝為該車的制造難點。

主要措施：在底架和車體組裝時，采用支撐嚴格控制枕心間的上撓度；為保證端墻組裝，大橫梁及端板等進行工藝尺寸調(diào)整，并對端墻和底架進行矯正，以方便端墻與底架裝配，同時采用專用的端墻組裝吊具組裝；側(cè)墻采用專用組裝吊具按組裝角度進行側(cè)墻的組裝。

3 組裝工藝

3.1 牽引梁制造工藝

牽引梁由沖擊座組成、牽引梁下蓋板、上心盤座組成、枕梁下蓋板中、上心盤、牽引梁腹板、牽引梁上蓋板、牽引梁下蓋板組成，牽引梁結(jié)構(gòu)圖見圖2。

3.1.1 牽引梁組裝工藝流程

工藝流程：心盤座制造→牽引梁組對→牽引梁焊接→牽引梁翻焊→枕梁下蓋板（中）組焊→鉆孔→心盤鉚接→切頭→牽引梁交驗。

3.1.2 制造工藝

1）先將牽引梁腹板和下蓋板在簡易卡緊裝置上組對焊接，先焊接坡口處焊縫，冷卻后焊接外側(cè)角焊縫；

圖2 牽引梁組成

2）牽引梁在專用組對夾具上進行組對，上蓋板定位后組對腹板、心盤座和沖擊座等，心盤座和沖擊座處靠擋定位風動卡緊，橫向保證心盤處腹板與上蓋板對中及腹板內(nèi)間距350 mm 尺寸，縱向保證前后擋板間距6250-3mm尺寸，為保證腹板與上蓋板焊接質(zhì)量，組對時可留有一定間隙，并保證兩側(cè)下蓋板同斷面高低差不大于2 mm，心盤處兩下蓋板和心盤座平面度不大于1 mm。

3）為減小牽引梁焊接扭曲變形，上蓋板與腹板間焊縫在壓緊狀態(tài)下兩側(cè)同時施焊，采取多層多道焊接，第一遍采用小槍焊接，確保焊接到位，該焊縫焊后24 h 進行磁粉探傷檢查。

4）為保證焊接質(zhì)量，將各焊縫翻轉(zhuǎn)至平焊位置焊接。牽引梁焊縫采用手工氣體保護焊或手工焊條電弧焊接，腹板與上、下蓋板間焊縫必須采用多層多道焊接，各層間應(yīng)嚴格清理熔渣，接頭處需打磨并光滑過渡，以保證焊縫的外觀質(zhì)量。

5）牽引梁組焊后利用液壓矯正機壓平，確保心盤組裝后，橫向間隙不大于0.5 mm。

6）下蓋板不預(yù)鉆孔，組裝后鉆孔。

3.2 底架制造工藝

底架由端梁組成、牽引梁組成、枕梁組成、地板、漏斗組成、大橫梁組成6、側(cè)梁組成、大橫梁組成8、縱向梁組成，底架結(jié)構(gòu)圖見圖3。具體生產(chǎn)工藝如下：

圖3 底架組成

1）底架和漏斗組裝工藝流程：牽枕組焊→牽枕翻焊→牽枕矯正→底架組對→底架焊接→底架翻焊（底門組裝）→底架正面焊接→底架矯正→底架交驗。

2）制造工藝。

（1）大橫梁8 組對時必須保證縱向?qū)ΨQ和總體高度尺寸，組對筋板時確保與腹板和底板垂直，進而保證漏斗組裝的角度準確。

（2）漏斗組成在專用的組對夾具上進行組對焊接，角部采用頂絲壓緊，確保漏斗板角度及漏斗口的尺寸和對角線。中間脊背采用專用平臺組焊，組對時保證脊背蓋板對中及組裝角度。

（3）底架組成采用專用的組對夾具進行組裝，以大橫梁組成8 縱向?qū)χ卸ㄎ豢ňo，由中間向兩端依次定位漏斗和牽枕組成。風動卡緊定位牽枕梁組成，以沖擊座前擋板位置限位，兩端風動頂緊；水平以心盤面定位，風動壓緊下蓋板。底架組對時重點保證漏斗口尺寸、對角線及漏斗板兩側(cè)角度和端面高低差，為減小漏斗焊接變形對底門組裝的影響，將漏斗點焊牢固即可，

（4）底架仰、立面焊縫在翻轉(zhuǎn)機上翻轉(zhuǎn)為水平位置焊接，各焊縫采用手工氣體保護焊。

3.3 側(cè)墻制造工藝

側(cè)墻由側(cè)板1、隔板2、隔板3、上側(cè)梁4 組成，側(cè)墻結(jié)構(gòu)圖見圖4。具體生產(chǎn)工藝如下：

圖4 側(cè)墻組成

1）側(cè)墻組焊工藝流程：側(cè)墻組對→側(cè)墻正面焊→側(cè)墻背面焊。

2）制造工藝。

（1）該車側(cè)墻為圓弧包板結(jié)構(gòu)，側(cè)墻在專用組對夾具上進行組對焊接，側(cè)板以上端定位隨形鋪放，放上上側(cè)梁卡緊，上下點固焊接。側(cè)板間拼接縫采用小車焊接正面焊縫，保證側(cè)板拼接焊縫質(zhì)量。

（2）側(cè)墻背面焊接時在背面焊焊接裝置上進行，轉(zhuǎn)換兩個角度進行圓弧焊接，采用小車焊接。

（3）側(cè)墻隔板撐桿與隔板先組焊矯形后與側(cè)墻組裝，大撐桿待側(cè)墻組裝完與中間隔板點固焊接。

3.4 端墻制造工藝

1）端墻組焊工藝流程：端墻組對→端墻正面焊→端墻背面焊→端墻矯正。

2）制造工藝：（1）端墻在組對夾具上進行組對焊接，上端板在橫帶下橫向拼接，對接縫開30°坡口，將端板靠擋定位點焊，再將下端梁、橫帶、上端梁組對，以下端梁定位依次排布預(yù)裝端柱點固焊接。（2）在組對夾具上進行正面焊接，利用壓縫車壓緊各上下端梁及橫帶，采用CO2氣體保護自動焊小車焊接，降低焊接熱輸入量，減小焊接變形，提高端墻表面質(zhì)量。采用壓縫車壓緊各端柱，采用氣體保護焊進行自動焊接。（3）在背面焊臺位上，采用CO2氣體保護自動焊焊接上端梁與端板背面焊縫及端板間拼接焊縫。上端梁內(nèi)焊縫在倒置焊接臺位焊接。（4）端墻焊接后進行矯正，確保上、下端梁及橫帶的直線度。

3.5 車體組裝制造工藝

1）端墻組焊工藝流程：底架支撐定位→端墻組裝→側(cè)墻組裝→車體卡縫→撐桿組裝→車體焊接→附屬件組裝→車體翻焊→鋼結(jié)構(gòu)交驗。

2）制造工藝：（1）車體在大組裝臺位水平位置組裝，將底架組成放置在超平鐵馬上鎖緊固定，然后進行車體組裝，以確保車體在水平狀態(tài)下的組裝精度及組裝后的車體撓度。（2）利用端墻組裝吊具按組裝角度將端墻與底架組裝，調(diào)整好兩端墻形成的車體高度、上口長度和對角線后用工藝撐桿將端墻支撐牢固后，卸下吊具。固定好端墻，待車體組裝卡縫完成后，再裝配斜撐，補強板待端墻與側(cè)墻焊接后裝配。（3）組裝側(cè)墻時利用保持組裝角度的吊具進行組裝，以兩端墻高度為基準，保證上側(cè)梁與上端梁平直，并且滿足車體高度的要求?？v向?qū)χ卸ㄎ唬{(diào)整好側(cè)墻位置點固中間撐桿，卡嚴點固端側(cè)墻。（4）底架附屬件組對采用劃線組對，鋼結(jié)構(gòu)制造完成后，應(yīng)對附屬件組進行尺寸檢查，特別是對關(guān)鍵件如120AK 閥吊座、制動缸吊座、儲風缸吊座等件的組對尺寸加強控制。（5）車體組裝后非水平位置的焊縫采用翻轉(zhuǎn)機翻轉(zhuǎn)焊接，車體翻轉(zhuǎn)后使焊縫處于水平位置焊接，保證焊縫的焊接質(zhì)量及外觀質(zhì)量。

4 焊接工藝

探傷必須在焊后24 h，進行焊修后的焊縫要求24 h后再探傷，合格后方可流入下工序。焊接時工作場地環(huán)境溫度應(yīng)在5°C 以上。不同鋼種的焊接需采用相匹配的焊材與焊接規(guī)范，并嚴格執(zhí)行，具體焊接材料匹配情況見表1。

表1 焊接材料匹配情況

5 結(jié)論

本工藝已在批量生產(chǎn)的EKZ70 型石碴漏斗車上得到驗證，該車的組裝質(zhì)量和焊接質(zhì)量均達到相關(guān)的技術(shù)要求,證明其工藝是合理可行的,為繼續(xù)贏得國外市場奠定了堅實的基礎(chǔ)。