鐵路大錐度罐體制造工藝研討

張新生

摘 要：本文以新型鐵路80t水泥罐車為例，簡(jiǎn)要介紹了鐵路大錐度罐體的制造工藝流程及制造工藝難點(diǎn)，詳細(xì)講述了制造工藝難點(diǎn)的解決方案，并對(duì)制造工藝進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：大錐度罐體；工藝難點(diǎn)分析；解決方案

中圖分類號(hào)：TM585 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、概述

鐵路罐車主要用來(lái)裝運(yùn)液體、液化氣體及粉狀貨物。根據(jù)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，2020年前，我國(guó)鐵路將陸續(xù)實(shí)行客貨分線運(yùn)輸，形成“客運(yùn)高速、貨運(yùn)重載”的戰(zhàn)略格局，對(duì)貨車技術(shù)發(fā)展提出了新的、更高的要求。為了滿足我國(guó)鐵路重載運(yùn)輸發(fā)展要求，我公司在對(duì)我國(guó)現(xiàn)有水泥罐車運(yùn)用情況、裝載貨物情況進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查的基礎(chǔ)上，完成了載重80t、每延米重為8.33t/m的水泥罐車設(shè)計(jì)方案及樣車試制，并完成了相關(guān)性能試驗(yàn)及運(yùn)營(yíng)試驗(yàn)。

新型水泥罐車采用無(wú)通長(zhǎng)中梁牽枕結(jié)構(gòu)，罐體采用直錐圓截面斜底結(jié)構(gòu)，罐內(nèi)裝設(shè)斜槽式流化床，新型80t級(jí)水泥罐車結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。此新型罐體結(jié)構(gòu)增大了罐體容積，提升了載貨量，且改進(jìn)了卸載方式，改善了卸載效果，將成為鐵路罐體一種新的發(fā)展趨勢(shì)。但新的罐體結(jié)構(gòu)對(duì)制造工藝提出了新的、更高的要求，本文以新型水泥罐車為例，主要對(duì)鐵路大錐度罐體的制造工藝進(jìn)行研討。

二、工藝流程及工藝難點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)新型80t級(jí)水泥罐車的車型特點(diǎn)分析，確定了該罐體生產(chǎn)的工藝流程，如圖2所示。

而罐體生產(chǎn)線主要的工藝難點(diǎn)如下：

1.單節(jié)罐卷制的制造難點(diǎn)為：?jiǎn)瓮插F度及兩端圓直徑的控制。

2.半罐內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接的難點(diǎn)為：罐體滾動(dòng)時(shí)罐體縱向竄動(dòng)對(duì)焊接的影響。

3.罐體對(duì)接的制造難點(diǎn)為：如何保證對(duì)接處罐體圓度和外觀質(zhì)量。

三、工藝難點(diǎn)解決方案介紹

1.單節(jié)罐卷制

新型水泥罐車罐體采用直錐圓截面斜底結(jié)構(gòu)，底部由罐體兩端向中間截面下斜，斜度為9°，且其上部罐板厚度為10mm，下部罐板厚度為8mm。罐體結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

此罐體制作時(shí)采用分段制作的方式進(jìn)行，而由錐度較大導(dǎo)致的單節(jié)罐兩端直徑相差較大，如何卷制及保證卷制后兩端圓直徑成為了一個(gè)制作難點(diǎn)。

目前，國(guó)內(nèi)常用的卷板設(shè)備分為三輥卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)兩種，也就是咱們常說(shuō)的三星卷板機(jī)和四星卷板機(jī)。在卷制椎體工件的錐度≤3%時(shí)，三輥卷板機(jī)和四輥卷板機(jī)都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卷制，而對(duì)于卷制椎體工件的錐度>3%時(shí)，四輥卷板機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。 在卷制>3% 椎體工件時(shí)，四輥卷板機(jī)通常有兩種卷制方法。方法一：將板材進(jìn)行標(biāo)記后，下輥下降，兩個(gè)側(cè)輥傾斜后向上提升，與上輥共同作用，將板材壓制成型，此方法實(shí)際就是采用三輥工作的方式進(jìn)行壓制，卷制的工件成形精度不高 。方法二：連續(xù)卷制，即傾斜前后工作輥，使板材兩邊所受壓力不同，導(dǎo)致板材在工作輥間滑動(dòng)卷制，但此方法對(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高，工作輥傾斜角度難以掌握。

通過(guò)分析各種卷制方法的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們通過(guò)以下幾點(diǎn)保證卷制質(zhì)量：一是準(zhǔn)確放樣，利用P-roe對(duì)單節(jié)罐體進(jìn)行準(zhǔn)確放樣，并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式等多種方式驗(yàn)證，確保其放樣和落料的準(zhǔn)確性；二是先拼接后卷制，由于上下罐板采用的是不同板厚的板材，先拼接更有利于保證卷制的質(zhì)量；三是利用普通四輥卷板機(jī)，先在板材上劃出多條母線，采用近似卷制的方法卷制，使用樣板檢測(cè)卷制后罐體的圓弧度和直徑，并通過(guò)不斷地調(diào)整板材的位置，使母線與卷板機(jī)的上下輥平行，保證單節(jié)罐兩端的直徑差，從而保證單節(jié)罐的卷制質(zhì)量。

此卷制方法結(jié)合了前面提到的四輥卷板機(jī)卷制椎體工件常用的兩種方法，既提高了方法一卷制工件的精度和效率，也降低了方法二對(duì)操作人員操作人員經(jīng)驗(yàn)豐富程度的要求，操作相對(duì)較為方便，卷制的工件能完全符合設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)要求。

2.罐體內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接

罐體在內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接時(shí)采用的是與其他罐體制作相同的工藝方法，即固定埋弧焊機(jī)、旋轉(zhuǎn)罐體的方式。罐體存放于滾輪架上，滾輪架的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)罐體的轉(zhuǎn)動(dòng)，將埋弧焊機(jī)固定于某個(gè)合適的位置，隨著罐體的轉(zhuǎn)動(dòng)完成環(huán)形焊縫的焊接。而焊接過(guò)程中罐體的縱向竄動(dòng)給焊接帶來(lái)了難題。

由于罐體為9度的大錐度，當(dāng)罐體在滾輪架上隨滾輪架滾動(dòng)時(shí)，罐體與滾輪架形成了一定的傾斜角度，滾輪架作用于罐體上的力會(huì)有一個(gè)沿罐體縱向方向的分力，導(dǎo)致罐體會(huì)在縱向有竄動(dòng)現(xiàn)象，且竄動(dòng)量較大，埋弧焊機(jī)自身的調(diào)節(jié)范圍較小，無(wú)法滿足罐體竄動(dòng)導(dǎo)致的焊縫位置偏移，如不采取措施，會(huì)出現(xiàn)偏焊的現(xiàn)象。針對(duì)罐體從上母線旋轉(zhuǎn)到下母線和從下母線旋轉(zhuǎn)到上母線兩個(gè)過(guò)程中罐體竄動(dòng)的方向相反的特點(diǎn)，分析了并試驗(yàn)了加裝防竄動(dòng)裝置等方案，最終為焊縫鋪設(shè)柔性軌道的方案最實(shí)用，既在內(nèi)外埋弧焊前，在焊縫一定距離的位置為焊接小車鋪設(shè)柔性軌道，柔性軌道緊貼與罐體上，保持與焊縫相同的距離，焊接小車隨罐體旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向其相反方向前行，同時(shí)完成焊接，小車在柔性軌道上移動(dòng)的同時(shí)隨罐體縱向竄動(dòng)，避免了偏焊的現(xiàn)象。

此方法操作方便，焊接質(zhì)量可靠，焊接成型美觀，解決了內(nèi)外環(huán)焊縫焊接的工藝難點(diǎn)。

3.罐體對(duì)接

此車型采用先進(jìn)行單節(jié)罐的對(duì)接形成半罐，再進(jìn)行半罐對(duì)接成整罐。罐體對(duì)接時(shí)如何保證罐體圓度且對(duì)接縫兩邊無(wú)焊接疤痕一直是罐體制作的難點(diǎn)。罐體對(duì)接時(shí)，罐體自重會(huì)導(dǎo)致半罐口部出現(xiàn)變形成為橢圓的現(xiàn)象，且兩個(gè)半罐的口部變形后的形狀也不一定相同，如何在對(duì)接時(shí)使兩個(gè)半罐的口部均為圓形成了罐體對(duì)接的關(guān)鍵。

根據(jù)罐體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制作了罐體對(duì)接專用胎型，將罐體落于胎型上后，胎型下母線在最上部，上母線在最下部，如圖4所示。胎型在兩半罐對(duì)接位置制作了兩個(gè)同罐體直徑一樣的圓形卡箍裝置，兩個(gè)卡箍裝置分別套在兩個(gè)半罐的口部，通過(guò)調(diào)節(jié)卡箍的收緊狀態(tài)，調(diào)整兩個(gè)半罐的圓度，最終完成兩個(gè)半罐的對(duì)接。此胎型的卡箍上配置的頂緊裝置一端卡在卡箍上，一端頂在罐體上，無(wú)需在罐體表面進(jìn)行焊接，保證了罐體對(duì)接后對(duì)接縫兩邊的外觀質(zhì)量，很好的完成了罐體對(duì)接作業(yè)。

通過(guò)上述制造工藝難點(diǎn)的解決，我公司已成功完成新型80t級(jí)水泥罐車的樣車試制，驗(yàn)證了制造工藝的可行性。制作完成后的車體如圖5所示。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試制驗(yàn)證，新型80t級(jí)水泥罐車的制造工藝能實(shí)現(xiàn)大錐度直錐圓截面斜底結(jié)構(gòu)罐體的制造要求，且使鐵路大錐度罐體制造工藝在一定程度上有了突破，為大批量的生產(chǎn)做好了技術(shù)準(zhǔn)備工作。

參考文獻(xiàn)

[1]熊大遠(yuǎn).實(shí)用鈑金技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.endprint