某鋁土礦敞車中梁整體上心盤組焊工藝研究

譚祖中 王飛 胡蘭蘭 葉暉

摘要：本文針對公司研制出口的某鋁土礦敞車，簡要介紹箱型中梁組成主要結構，在對其整體上心盤組裝及焊接工藝難點進行分析的基礎上，提出工藝優(yōu)化建議及措施，通過試制生產(chǎn)驗證，確保制定的工藝方案滿足整體上心盤組裝質量與效率以及焊接質量的工藝要求，從而保證心盤承載面橫向翹曲小于等于1mm。

關鍵詞：箱型中梁;整體上心盤;組焊工藝

1? 概述

某鋁土礦敞車用于在某新建專用標準鐵路上運輸鋁土礦，適應車組不摘鉤翻車機卸貨作業(yè)。其中梁組成為箱型組焊式結構，主要由中梁下蓋板、中梁腹板、中梁上蓋板、隔板等配件組焊而成，采用B級鋼整體式上心盤及C級鋼沖擊座，具體見圖1。

箱型組焊式中梁具有較好的抗變形能力與承載能力，中梁腹板及上、下蓋板均采用符合TB/T 1979-2016要求的Q450NQR1高強度耐候鋼，其中中梁腹板及下蓋板為異種板厚拼接組焊而成，中間薄兩端厚，在未構成完整中梁前呈現(xiàn)疲軟狀況。鐵路貨車各車型生產(chǎn)制造過程中，中梁組成往往作為底架組成及上架組成的定位基準，其在很大程度上決定了整個車輛的制造質量。而整體上心盤作為中梁組成的重要組成部分，也是鐵路貨車的主要承載部件，其承載著車輛部分自重與載重以及縱向沖擊，因此整體上心盤的組裝及焊接質量對車輛的生產(chǎn)制造顯得尤為重要。

2? 工藝難點分析

2.1 組裝工藝難點

該車型采用與C80BH型不銹鋼運煤敞車相同的整體上心盤，而C80BH型不銹鋼敞車整體上心盤的組裝工藝流程主要為：帽型鋼中梁開口朝上→整體上心盤反扣吊入中梁內→液壓裝置壓緊整體上心盤，保證上心盤加工面與帽型鋼底面密貼→定位焊固定。但該鋁土礦敞車中梁組成為箱型組焊式中梁，其中梁下蓋板為開底結構，在整體上心盤安裝位置底部完全鏤空。

若完全采取C80BH型不銹鋼敞車整體上心盤組裝工藝，即先將中梁腹板、下蓋板及上蓋板組焊成箱型中梁再完成整體上心盤組裝，主要存在以下兩個問題：一是中梁上下蓋板及腹板焊接變形不易控制，容易出現(xiàn)中梁扭曲現(xiàn)象，因其結構穩(wěn)固，調校難度大，難以保證組裝基準;二是無法完成設計要求的整體式上心盤與中梁腹板上端坡口焊縫焊接。若只先完成中梁下蓋板及腹板組焊，再進行倒裝整體上心盤，同樣面臨兩個難題：一是因中梁腹板為異種板厚拼接而成，左右兩中梁腹板易出現(xiàn)撓度值不一致的情況，基準不統(tǒng)一;二是因整體上心盤采取倒扣壓裝，存在與后續(xù)基準不統(tǒng)一，且因整體上心盤與中梁腹板高度公差，難以保證心盤上平面至中梁腹板的高度尺寸。

2.2 焊接工藝難點

整體上心盤材質為B級鑄鋼，具有低溫沖擊韌性和優(yōu)良的力學性能，中梁下蓋板、腹板材質為Q450NQR1，具有低磷、高強度以及高低溫沖擊韌性等特點，兩者的化學成分及力學性能如表1所示。

根據(jù)表1可見，B級鋼與Q450NQR1材質的焊接為性能及組織相差較大的異種鋼材焊接。此外，整體上心盤上部形成的坡口為C25mm，與中梁下蓋板坡口焊縫為C15mm，且操作空間比較狹小，施焊難度較大。若一次性完成焊縫焊接，熱影響區(qū)域較大，易造成焊接接頭晶體粗化，從而降低韌性及塑性指標，同時比較容易造成中梁扭曲，從而導致心盤承載面橫向翹曲超差。

3? 工藝方案優(yōu)化

3.1 組裝工藝優(yōu)化

①在中梁下蓋板拼接時，制作專門的拼接胎位，中梁下蓋板處于壓緊狀態(tài)完成拼接焊縫焊接，保證左右牽引梁下蓋板下平面平行度≤1mm。

②制作專門的整體上心盤組裝胎，按照車輛定距設置心盤承臺面，考慮到中梁撓度，預設心盤承臺在車輛定距內側比外側高1～1.5mm。同時在心盤承臺上安放牽引梁下蓋板承臺墊塊，墊塊高度為56mm。同時在整體上心盤上方設置壓緊龍門及橫向頂緊絲桿，具體如圖2所示。

③裝配工藝流程：將整體上心盤安置在心盤承臺上并定好位→將中梁吊入組裝胎→壓緊中梁，確保中梁下蓋板與墊塊貼嚴→頂緊整體上心盤兩橫向絲桿，確保中梁腹板與整體上心盤貼嚴→完成相應定位焊縫，固定整體上心盤。

3.2 焊接工藝優(yōu)化

①根據(jù)公司焊接工藝評定報告，整體上心盤與中梁腹板、上下蓋板的焊縫焊接采用氣體保護焊，保護氣體為80%Ar+20%CO2，采用？準1.2mm的TH550NQ-Ⅱ高強耐候鋼焊絲，焊接規(guī)范參見表2。

②為減少焊接變形，在整體上心盤組裝胎位壓緊整體上心盤及中梁腹板，完成整體上心盤與中梁上蓋板上部坡口焊縫焊接，焊接過程中實施多層多道焊，層間溫度控制在80～150℃。在翻轉胎位，中梁處于頂緊狀態(tài)完成相關角焊縫焊接。

③施焊前，利用火焰對整體上心盤焊縫焊接50mm范圍內進行加熱，蒸發(fā)掉鑄造件內部的水汽，多層多道焊接過程中，每完成一道焊縫焊接，利用砂輪機對焊縫缺陷及焊趾進行打磨。

④所有焊縫完成后，表面磁粉或著色探傷，其焊接缺陷限度按Q/QC65-019-2016《新造機車車輛焊接技術條件》中表5的重要件執(zhí)行。

4? 結論

通過從裝配及焊接工裝設計運用，以及對組裝工藝流程、焊接規(guī)范參數(shù)、焊接注意事項的優(yōu)化明確，有效控制了整體上心盤組焊質量。在本批次兩輛試制車中未發(fā)生中梁扭曲現(xiàn)象，避免了組焊后中梁調校，心盤承載面橫向翹曲控制在合格范圍之內。

參考文獻：

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