高端不銹鋼地鐵車輛墻板修復(fù)工藝

張野，張強，李軍

中車長春軌道客車股份有限公司 吉林長春 130062

1 序言

在2023年第三屆“一帶一路”國際合作高峰論壇期間，匈塞鐵路高速動車組項目正式簽約，中國高速列車首次出口歐洲。近年來，中車長春軌道客車股份有限公司在海外市場收獲頗豐，產(chǎn)品現(xiàn)已出口美國、澳大利亞、以色列、哥倫比亞、巴西和阿根廷等20多個國家，累計出口車數(shù)量超過9500輛。同時公司以美國波士頓紅線地鐵、洛杉磯地鐵和澳大利亞墨爾本地鐵等海外高端不銹鋼地鐵車輛項目（見圖1）為契機，結(jié)合數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展新機遇，深化軌道交通行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革，助力推進軌道裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[1]。

圖1 高端不銹鋼地鐵項目車輛

在高端不銹鋼地鐵車輛生產(chǎn)過程中，墨爾本地鐵車輛墻板材質(zhì)為SUS301L-DLT，表面是Du（Dull finish）狀態(tài)；波士頓紅線地鐵車輛墻板材質(zhì)301LN-1/4H，表面是BG180/BG120拉絲狀態(tài)。由于外觀墻板不進行涂裝，使車輛表面呈現(xiàn)金屬光澤。外觀質(zhì)量是乘客評價車輛系統(tǒng)的重要指標(biāo)，因此一直是用戶和公司關(guān)注的焦點。在實際生產(chǎn)制造和車輛運行中，墻板不易出現(xiàn)劃傷、磕碰和擊穿等缺陷，但由于一旦出現(xiàn)缺陷后，很難通過更換新墻板解決此類問題，因此對墻板修復(fù)工藝的研究勢在必行[2]。

2 缺陷實例

1）墻板表面呈Du狀態(tài)，擊穿、凹坑和劃傷等缺陷如圖2所示。

圖2 墻板呈Du狀態(tài)

2）墻板表面呈拉絲狀態(tài)，磕碰和劃傷等缺陷如圖3所示。

圖3 墻板表面呈拉絲狀態(tài)

以上是典型的不銹鋼車輛墻板的表面缺陷，產(chǎn)生缺陷的原因主要是操作人員操作失誤、車輛吊運時吊具劃傷墻板以及運輸和車輛運行過程中受外力撞擊等。

3 修復(fù)技術(shù)準(zhǔn)備

3.1 環(huán)境和場地

1）溫度：施工場地溫度要求不得低于5℃，且不可有對流風(fēng)現(xiàn)象。

2）照度：≥200Lux（如果照度低于200Lux，則對焊接區(qū)域增加局部照明）。

3）電源需求：220V、50Hz、16A或380V、50Hz、32A交流電源。

4）壓縮空氣需求：提供潔凈、穩(wěn)定且持續(xù)工作的壓力為0.6MPa的壓縮空氣。

3.2 設(shè)備和工具

1）焊接修復(fù)：TIG焊機、焊槍和焊絲等。

2）用于打磨：風(fēng)動角磨機、砂紙、打磨片和低溫扇形磨碟等。

3）用于表面修復(fù)：拉絲布、滾筒式砂布輪、智能數(shù)控拋光機、玻璃砂和打砂槍等。

4）用于檢測：測溫筆、板尺等。

從屋蓋結(jié)構(gòu)功能出發(fā)，本工程閥廳大跨度屋蓋不僅是空間上的圍閉結(jié)構(gòu)，也是單軌吊車及電氣設(shè)備的承載結(jié)構(gòu)，這就要求屋蓋結(jié)構(gòu)必須具備較大的豎向承載力和剛度，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)整體性好，內(nèi)力分布均勻，結(jié)構(gòu)整體剛度較大，而管桁架內(nèi)力分布較為集中，相同結(jié)構(gòu)高度的情況下剛度比網(wǎng)架要小。

5）勞保用品：有機玻璃面罩、噴砂保護面罩、防砸鞋、口罩和鉚工手套等。

3.3 表面清潔

在進行表面修復(fù)前，對墻板外表面返修區(qū)域進行畫線，確定返修位置，返修位置應(yīng)盡可能小，滿足后續(xù)打磨片打磨位置即可。

需對待處理區(qū)域進行擦臟，使用PK-1200不銹鋼清潔劑予以徹底清潔，從而移除所有油漆、灰塵、研磨碎屑、焊接飛濺物或者其他異物的痕跡。使用干凈、干燥的擦布和大量的水清除表面的清潔劑，清潔劃傷處表面。

3.4 樣件制作

在進行返修前，需按照本文要求制作返修樣件，返修樣件需經(jīng)過相關(guān)人員評審?fù)夂蠓娇蛇M行正式施工。

3.5 打磨

當(dāng)墻板表面缺陷為劃傷、劃痕深度≤0.1m m時，用手觸摸感覺不到劃痕存在（見圖4），可以不進行研磨。

圖4 墻板表面劃痕深度≤0.1mm

劃痕深度為0.1～0.3mm時，用手觸摸能夠感覺到的劃痕（見圖5a），需依次使用80#、120#和320#細砂紙進行打磨。使用砂紙對深劃痕進行打磨，直至用手觸摸感覺不到劃痕存在的狀態(tài)為止（見圖5b）。

圖5 劃痕深度為0.1～0.3mm

3.6 焊接修補

對墻板進行焊接修補主要分為以下2種情況。

1）當(dāng)劃痕深度超過0.3mm時，需使用TIG焊進行修復(fù)，經(jīng)過WPQR（焊接工藝評定）對比和現(xiàn)場試驗，建議焊接電流50～70A。

2）當(dāng)墻板表面被點焊擊穿時，需使用TIG焊對擊穿焊點修補，經(jīng)過WPQR（焊接工藝評定）對比和現(xiàn)場試驗，建議焊接電流80～120A。

焊縫完全冷卻后，使用60#低溫扇形磨碟（見圖6a）對焊縫位置進行磨平拋光。針對磨平拋光位置，需依次使用80#、120#和320#細砂紙（見圖6b）對其精細打磨處理。

4 表面狀態(tài)修復(fù)

經(jīng)過前期準(zhǔn)備工作后，墻板表面的損傷已經(jīng)被打磨平整，表面狀態(tài)還原時需根據(jù)墻板狀態(tài)選擇相應(yīng)的方案。

4.1 表面狀態(tài)為噴砂

使用100#玻璃砂對返修區(qū)域進行噴砂修復(fù)，如圖7所示。噴砂修復(fù)的難點是需要在樣板上進行噴砂試驗，根據(jù)試驗結(jié)果，調(diào)整合適的玻璃砂配比和目數(shù)、噴砂槍距離墻板的距離和流量等。噴砂時噴砂方向為沿著劃痕長度方向進行[3]。

圖7 噴砂修復(fù)

噴砂修復(fù)完成后，使用PK-1200不銹鋼清潔劑予以徹底清潔，使用干凈、干燥的擦布和大量的水清除表面的清潔劑。由圖7c修復(fù)后的效果可以看出，經(jīng)過此方案修復(fù)后的墻板幾乎和原側(cè)墻表面狀態(tài)一致。

4.2 表面狀態(tài)為拉絲

1）當(dāng)劃傷等缺陷經(jīng)過打磨后，返修區(qū)域面積≤100cm2，可采取圖8所示方法進行拉絲。手工拉絲的難點是先使用拉絲輪對返修區(qū)域進行粗拉絲，然后使用拉絲布對返修區(qū)域進行正常拉絲，拉絲布型號與墻板狀態(tài)一致，拉絲方向與墻板拉絲方向一致，用力要均勻。

圖8 使用拉絲輪拉絲

2）當(dāng)劃傷等缺陷經(jīng)過打磨后，返修位置的面積＞100cm2，需使用數(shù)控拋光機（見圖9a）進行拉絲。用80#鋯砂筒形砂紙（見圖9b）對墻板表面返修區(qū)域進行處理，打磨較細氧化皮。

圖9 拉絲打磨設(shè)備

使用80#彈性尼龍輪對返修區(qū)進行拋光細化，注意拉痕的一致性；使用與墻板狀態(tài)型號相同的（120#、180#等）滾筒式紗布輪拉絲，使表面紋路一致，達到圖樣要求的BG120、BG180等。

3）使用設(shè)備拉絲的難點是使用拉絲輪、拉絲布或者數(shù)控拋光機拉絲時，均需要在樣板上進行拉絲試驗，調(diào)整到合適的參數(shù)后才可以在返修區(qū)域進行拉絲。

4）拉絲完成后，使用PK-1200不銹鋼清潔劑予以徹底清潔，使用干凈、干燥的擦布和大量的水清除表面的清潔劑。由圖10可以看出，返修后表面拉絲狀態(tài)均勻細致，與原墻板連接處無明顯痕跡。

圖10 拉絲返修后效果

4.3 返修時其他指導(dǎo)性要點

1）采用生產(chǎn)時的焊接方法、填充材料及焊接規(guī)范（WPS）進行手工焊補，焊接位置應(yīng)盡量采用PA或PB焊接位置。如有預(yù)熱要求時，焊補前應(yīng)按要求進行預(yù)熱，多層焊時應(yīng)特別強調(diào)層間清理，焊接前應(yīng)對周圍非返修區(qū)域進行保護。

2）本文所述列舉了不同墻板狀態(tài)和不同損傷的修復(fù)方案，可根據(jù)墻板實際狀態(tài)進行比對分析。

3）本文所述方案對墻板表面進行修復(fù)一般不多于兩次。

5 結(jié)束語

1）當(dāng)劃痕深度超過0.3mm或墻板表面被點焊擊穿時，需要使用TIG焊進行修復(fù)，待焊縫完全冷卻后，使用低溫扇形磨碟和砂紙對焊縫進行打磨處理。

2）當(dāng)Du狀態(tài)墻板表面出現(xiàn)損害時，經(jīng)過工藝驗證確認后，可使用噴砂方案修復(fù)。

3）當(dāng)拉絲狀態(tài)墻板表面出現(xiàn)損害時，經(jīng)過工藝驗證確認后，可使用拉絲方案修復(fù)。