淺談地鐵車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架螺紋的修復(fù)工藝

翟好璟

（成都中車四方軌道車輛有限公司，四川成都610101）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國各大城市都在建設(shè)地鐵系統(tǒng)，對地鐵車輛進(jìn)行定期檢修是保障乘客出行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。隨著地鐵車輛運(yùn)營里程的累增，轉(zhuǎn)向架檢修成為地鐵車輛檢修的重中之重。構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架的重要組成部分，承受和傳遞著車輛在運(yùn)行中產(chǎn)生的各種不同方向的力，并緩和了運(yùn)行中經(jīng)常變化的力的作用，需作為重要部件進(jìn)行檢修。調(diào)研各地鐵公司的架修修程可知，構(gòu)架檢修普遍要求進(jìn)行螺紋檢查，因此螺紋損傷修復(fù)工藝成為檢修的重點內(nèi)容。

1 構(gòu)架介紹

1.1 構(gòu)架結(jié)構(gòu)

成都地鐵1號線構(gòu)架采用鋼板焊接H型結(jié)構(gòu)，側(cè)梁采用箱型全鋼板焊接結(jié)構(gòu)，與側(cè)梁相貫通的橫梁用無縫鋼管制成。無縫鋼管選用Q345D材質(zhì)，設(shè)置兩個附加空氣室。

1.2 構(gòu)架檢修

成都地鐵1號線構(gòu)架需經(jīng)過拋丸、探傷、螺紋檢查、附加空氣室氣密試驗、涂裝等工序的檢修。其中，螺紋檢查的要求為外觀檢查時螺紋外觀缺損累計不得超過3扣，且不得連續(xù)；通止規(guī)檢查時要求通規(guī)能全旋入，止規(guī)能在距端面5扣以內(nèi)止住，且不得有明顯晃動。

2 構(gòu)架螺紋的主要損傷形式

2.1 通止規(guī)檢測不合格

構(gòu)架上本體螺紋使用通止規(guī)檢測時，會存在部分螺紋使用止規(guī)檢測不合格情況，此類問題的發(fā)生一般是初始加工精度不足、螺栓反復(fù)拆解磨損等原因造成，需采用加裝鋼絲螺套、塞焊加工等修復(fù)工藝。

2.2 螺紋滑絲

螺紋滑絲是螺栓在組裝和拆解過程中發(fā)生的常見故障，是指螺牙連接處由于受力過大或其他原因?qū)е侣菅滥p而使螺牙無法咬合，螺紋連接處無法擰緊的情況。此類問題的發(fā)生一般是用力過猛、螺紋受力不平衡、螺紋磨損過大、材料質(zhì)量太差等原因造成。螺栓組裝和拆解過程發(fā)生此類滑絲問題，一般采用震、敲、燒、沖、焊等方式進(jìn)行拆解，拆解后使用絲錐進(jìn)行溜絲，然后對其進(jìn)行通止規(guī)檢查，不符合要求的螺紋需采取相應(yīng)的修復(fù)工藝實施修復(fù)。常見的構(gòu)架螺紋修復(fù)工藝有加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝和塞焊修復(fù)工藝。

3 加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝

3.1 鋼絲螺套介紹

鋼絲螺套是一種新型內(nèi)螺紋緊固件，是用高強(qiáng)度、高精度、表面光潔的冷軋菱形不銹鋼絲精確成形的螺旋線圈，可嵌入金屬或非金屬材料的高強(qiáng)度、耐磨損、具有互換性的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)螺紋，也可用于修復(fù)磨損或損壞的內(nèi)螺紋孔。鋼絲螺套自由狀態(tài)下的直徑比其裝入的內(nèi)螺紋稍大，裝配過程中安裝工具施加到安裝柄上的扭力使其引導(dǎo)圈直徑產(chǎn)生彈性收縮，從而進(jìn)入預(yù)先用鋼絲螺套專用絲錐攻好絲的內(nèi)螺紋孔中，鋼絲螺套產(chǎn)生類似彈簧膨脹的作用，使其牢固固定在螺紋孔內(nèi)，不會隨螺釘?shù)倪\(yùn)動而運(yùn)動。鋼絲螺套具有延長使用壽命、螺紋轉(zhuǎn)換、增加連接強(qiáng)度、增大受力面、增加螺紋連接承載力和抗疲勞強(qiáng)度、防銹死、耐磨、耐腐蝕、便于修復(fù)內(nèi)螺紋等優(yōu)點。

3.2 工藝流程

加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝流程：選型→擴(kuò)孔→攻絲→檢測→安裝→螺紋檢測。（1）選型。鋼絲螺套一般參照《普通型鋼絲螺套技術(shù)條件》（HB 5516—1996）、《安裝鋼絲螺套用內(nèi)螺紋》（HB 5515—96）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選型。鋼絲螺套的長度需參照構(gòu)架基體螺紋的長度，標(biāo)準(zhǔn)中沒有相應(yīng)規(guī)格的，需單獨定制鋼絲螺套。（2）擴(kuò)孔。參照《安裝鋼絲螺套用內(nèi)螺紋》（HB 5515—96）、《攻絲前鉆孔用麻花鉆直徑》（GB/T 20330—2006）標(biāo)準(zhǔn)選擇擴(kuò)孔參數(shù)。擴(kuò)孔設(shè)備一般選用數(shù)控鉆床、磁力鉆、手持電鉆等。數(shù)控鉆床的鉆孔精度較高，但是對于構(gòu)架的定位要求也較高，一般檢修基地不具備此能力；磁力鉆便攜、精度高、使用范圍較廣，但是在檢修中只能適用于垂直孔鉆孔，并且需制作輔助工裝固定鉆機(jī)；手持電鉆使用靈活、精度低，但對技術(shù)人員的技術(shù)水平要求高。（3）攻絲。擴(kuò)孔后的孔稱為底孔，底孔攻絲采用螺套絲錐（ST）攻絲，螺套絲錐選型參見《安裝鋼絲螺套用內(nèi)螺紋》（HB 5515—96）。構(gòu)架檢修一般采用機(jī)用絲錐進(jìn)行手工攻絲，攻絲前需增加觀察基準(zhǔn)，多方向檢查，以免歪斜；攻絲過程中需采用花生油潤滑；攻絲后需清理螺紋孔，一般采用壓縮空氣吹掃或者清洗劑清洗等方式。為使螺紋面更加光滑，采用絲錐涂抹研磨膏溜絲，增加螺紋表面的光潔度。（4）檢測。底孔攻絲完成后，檢測人員使用螺套通止規(guī)進(jìn)行檢查，要求通規(guī)能全通，止規(guī)能在端面3扣以內(nèi)止住，并且不得有明顯晃動（手試）。（5）安裝。安裝人員采用鋼絲螺套專用工具安裝鋼絲螺套，當(dāng)鋼絲螺套端頭凹入構(gòu)架端面0.5～1個螺距時，即安裝到位；有折斷槽的鋼絲螺套，需用去柄工具去除安裝柄，無折斷槽的鋼絲螺套不需進(jìn)行沖斷操作。（6）螺紋檢測。檢測人員使用螺紋通止規(guī)檢查修復(fù)完成的螺紋，要求通規(guī)能全通，止規(guī)能在端面3扣以內(nèi)止住，并且不得有明顯晃動（手試）。

4 塞焊修復(fù)工藝

4.1 焊接修復(fù)的優(yōu)點

焊接修復(fù)是為了應(yīng)對因結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度限制，無法使用換新件或內(nèi)置鋼絲螺套等方法進(jìn)行修復(fù)的狀況下使用的一種常見修復(fù)工藝，具有強(qiáng)度高、永久修復(fù)的優(yōu)點。

4.2 塞焊修復(fù)工藝流程

以牽引電機(jī)安裝座螺紋孔（M24）為例，塞焊修復(fù)工藝流程為擴(kuò)孔→焊修→劃線→鉆孔→外觀檢查→攻絲→檢測。（1）擴(kuò)孔。在構(gòu)架原螺紋基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)孔，一般在原螺紋的基礎(chǔ)上擴(kuò)大4 mm左右。擴(kuò)孔時選用的磁力鉆機(jī)采用電機(jī)安裝座吸附固定。（2）焊修。螺紋孔塞焊對焊工的技能水平要求極高，操作難度較大。螺紋的深寬比是評價焊接修復(fù)條件好壞的重要指標(biāo)，一般在堵孔塞焊時深寬比小于1的情況下，焊接條件較好，焊接質(zhì)量容易得到保證；深寬比大于1時，焊接條件差，需采取相應(yīng)措施。構(gòu)架牽引電機(jī)螺紋孔（M24）擴(kuò)孔后的深寬比為55/（24+4）≈1.96，塞焊條件較差，采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊?，F(xiàn)有直徑為20 mm的焊槍保護(hù)套，受空間限制，焊接難度大。選用φ17 mm的細(xì)長型焊接保護(hù)套，能增大觀察空間，降低塞焊難度。本文選用松下500 A氣體保護(hù)焊機(jī)，進(jìn)行MAG焊修，焊絲選用CHW-50C6（φ1.2 mm），使用500 A標(biāo)配焊槍，配備自制細(xì)長型焊接保護(hù)套（φ17 mm）進(jìn)行焊接。采用多層焊，每層焊接的焊接參數(shù)選擇分別為焊接電流190～210 A；焊接電壓23～25 V；氣體流量18～22 L/min。每層焊接均從孔的中間部位引弧，由內(nèi)向外焊接，焊道寬度≥5 mm，后一層焊縫至少覆蓋前一層焊縫寬度的1/2以上，層間溫度控制在200 ℃內(nèi)。每焊接完成一層后，需使用風(fēng)鏟進(jìn)行層間清理，徹底清除焊縫氧化皮。焊補(bǔ)完成后，需進(jìn)行局部退火去應(yīng)力處理，即使用氧乙炔火焰對座體整體加熱，加熱溫度控制在550～650 ℃（使用紅外測溫儀進(jìn)行溫度測量），加熱時間保持0.5 h以上，空冷。（3）劃線。按照圖紙要求，兩個安裝螺紋孔中心距為（200±0.5）mm，以未損壞的螺紋孔為基準(zhǔn)來劃線。劃線采用手工劃線方式。（4）鉆孔。參照《攻絲前鉆孔用麻花鉆直徑》（GB/T 20330—2006）標(biāo)準(zhǔn)選擇底孔直徑，然后選擇相應(yīng)尺寸的莫氏錐柄麻花鉆。由于焊修后的材料硬度比原材料硬度高，鉆孔時的反沖擊力更大，需在電機(jī)安裝座上制作固定工裝用于固定磁力鉆，增加磁力鉆的吸附面積使其牢固可靠。（5）外觀檢查。檢測人員主要檢查孔壁塞焊的質(zhì)量，表面無氣孔、夾渣等缺陷，若發(fā)現(xiàn)有缺陷，需塞焊后重新鉆孔。（6）攻絲。攻絲工藝同加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝的攻絲工藝。（7）檢測。同加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝的檢測。

5 修復(fù)工藝驗證

在正式修復(fù)產(chǎn)品件之前，需先制作模擬結(jié)構(gòu)件，按照以上兩種工藝進(jìn)行試修復(fù)，待操作人員連續(xù)修復(fù)3件以上工作試件且全部合格時，再開始實物修復(fù)。加裝鋼絲螺套工藝試修復(fù)的目的為驗證鉆機(jī)的固定方式、驗證螺套絲錐和機(jī)用絲錐的精度、驗證操作者攻絲的技能水平等。塞焊修復(fù)工藝試修復(fù)的目的為驗證塞焊修復(fù)工藝的可行性及修復(fù)效果、驗證焊工技能水平、驗證機(jī)用絲錐的精度、驗證鉆機(jī)的固定方式等。塞焊修復(fù)工藝一般需對塞焊試件切片進(jìn)行MT探傷及目視檢查，若切片質(zhì)量檢查不合格，需調(diào)整工藝重新進(jìn)行塞焊驗證。

6 結(jié)語

本文通過對構(gòu)架螺紋的兩種修復(fù)工藝分析得出：（1）利用加裝鋼絲螺套修復(fù)工藝可以快速修復(fù)損傷螺紋，修復(fù)工藝簡單靈活，適用于中小內(nèi)螺紋修復(fù)。（2）利用塞焊修復(fù)工藝，可以解決構(gòu)架螺紋孔損傷的修復(fù)問題，但是工藝復(fù)雜，操作難度大，適用于大內(nèi)螺紋修復(fù)。（3）使用細(xì)長型焊槍噴嘴對于焊接空間受限的結(jié)構(gòu)有較大幫助，可在一定程度上改善焊接條件。（4）在正式修復(fù)產(chǎn)品件之前，提前驗證操作人員技能及塞焊修復(fù)工藝是保證產(chǎn)品修復(fù)質(zhì)量的重要手段。