EKZ70型石碴漏斗車鋼結構制造工藝

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 結構簡介

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，在沙特或澳大利亞鐵路網準軌（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、車鉤緩沖裝置和轉向架等組成。該車結構見圖1。

1.1 車體

車體為圓弧包板式的全鋼焊接結構。主要由底架、側墻、端墻、漏斗、撐桿等組成。

1）底架。底架由牽引梁、側梁、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構，橫梁為上下蓋板及腹板組焊而成的箱形結構，采用直徑為358 mm 的鍛造上心盤，底架端部設有腳蹬及扶手。

圖1 EK270 型石碴漏斗車結構組成

2）側墻。側墻由圓弧包板與上側梁組焊而成。上側梁為冷彎型鋼結構。

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構，結構復雜、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，以控制牽引梁關鍵尺寸；上蓋板預制反變形；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）漏斗為空間斜面結構，與底門兩側斜面搭接，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；利用翻轉機組裝底門，確保底門組裝準確方便。

3）該車為圓弧包板側墻結構，側板下料尺寸精度及滾弧偏差易造成側板拼接錯牙，會產生焊接缺陷。另外兩種R相切圓弧的滾弧質量也直接影響側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，確保組對質量；側墻板拼接縫焊接采用焊接小車，上側梁兩條焊縫采用氣體保護自動焊小車焊接；利用側墻背面焊裝置進行內側焊接。

4）該車為圓弧包板側墻和斜面插接端墻結構，結構組裝復雜，外形尺寸調整難度較大，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；側墻采用專用組裝吊具按組裝角度進行側墻的組裝。

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，牽引梁結構圖見圖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量，組對時可留有一定間隙，并保證兩側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）為保證焊接質量，將各焊縫翻轉至平焊位置焊接。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、側梁組成、大橫梁組成8、縱向梁組成，底架結構圖見圖3。具體生產工藝如下：

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對稱和總體高度尺寸，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 縱向對中定位卡緊，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、立面焊縫在翻轉機上翻轉為水平位置焊接，各焊縫采用手工氣體保護焊。

3.3 側墻制造工藝

側墻由側板1、隔板2、隔板3、上側梁4 組成，側墻結構圖見圖4。具體生產工藝如下：

圖4 側墻組成

1）側墻組焊工藝流程：側墻組對→側墻正面焊→側墻背面焊。

2）制造工藝。

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

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

（3）側墻隔板撐桿與隔板先組焊矯形后與側墻組裝，大撐桿待側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→鋼結構交驗。

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，補強板待端墻與側墻焊接后裝配。（3）組裝側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，保證上側梁與上端梁平直，并且滿足車體高度的要求?？v向對中定位，調整好側墻位置點固中間撐桿，卡嚴點固端側墻。（4）底架附屬件組對采用劃線組對，鋼結構制造完成后，應對附屬件組進行尺寸檢查，特別是對關鍵件如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機翻轉焊接，車體翻轉后使焊縫處于水平位置焊接，保證焊縫的焊接質量及外觀質量。

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 結論

本工藝已在批量生產的EKZ70 型石碴漏斗車上得到驗證，該車的組裝質量和焊接質量均達到相關的技術要求,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。