■ 徐昆，于紅

CRH3A型鋁合金車(chē)體共由八節(jié)車(chē)廂組成，其中包括兩輛頭車(chē)和六輛中間車(chē)。中間車(chē)（如：三車(chē)）由底架、側(cè)墻、車(chē)頂和端墻等四部分組成，其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

隨著CRH3A高速動(dòng)車(chē)組項(xiàng)目的不斷向前推進(jìn)，我們對(duì)本工序生產(chǎn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)也在不斷加深。原有工藝方法中存在的問(wèn)題亟待調(diào)整和改進(jìn)。

1. CRH380生產(chǎn)工藝總結(jié)

CRH380側(cè)墻與端墻連接板系采用6mm厚的條狀板材，其作用是通過(guò)調(diào)整其寬度大小，來(lái)實(shí)現(xiàn)側(cè)墻與端墻的不同連接。連接板的寬度一般在40～50mm之間變化，焊接接頭的坡口形式為6V帶墊板PF立焊。

C R H380連接板的裝配方法：是落車(chē)后，先測(cè)量側(cè)墻與端墻的實(shí)際距離，連接板兩側(cè)預(yù)留3mm的間隙，即連接板的尺寸比側(cè)墻與端墻的實(shí)際距離尺寸小5～6mm，然后在連接板坯料上畫(huà)線切割，修整坡口并打掉氧化膜后，在車(chē)廂內(nèi)側(cè)進(jìn)行定位焊。

定位焊時(shí)采取50（200）mm交錯(cuò)斷續(xù)焊縫，定位焊完畢后，立即焊接外側(cè)6V焊縫，采用兩層兩道焊，為防止變形，打底焊一般采用退焊法。由于連接板的寬度只有40～50mm，兩道平行焊縫相距太近，容易引起較大的焊接變形，所以打底焊完成后，必須進(jìn)行一次調(diào)修，連接板調(diào)平后，先進(jìn)行層間清理，然后再進(jìn)行蓋面層焊接。

2. CRH3A連接板組焊新問(wèn)題

在C R H3A車(chē)體裝配、焊接側(cè)墻與端墻連接板時(shí)，由于連接板的厚度為6m m，長(zhǎng)度為2 5 5 0 m m，寬度一般為30～40mm，易引起較大的焊接變形；在連接板與側(cè)墻及端墻的交界處，也容易產(chǎn)生內(nèi)凹變形（見(jiàn)圖2），造成車(chē)體外形輪廓平面度超差，甚至使萊卡檢測(cè)數(shù)值超差，所以必須進(jìn)行調(diào)修才能解決。另外，因端墻為壁厚2.5mm的鋁型材，包邊槽鋁型材壁厚僅為3mm，端墻側(cè)面最大厚度僅為40mm，剛度較差，焊后端墻外輪廓表面易產(chǎn)生波浪變形（即多點(diǎn)內(nèi)凹變形），如圖3所示。

圖1

下面就CRH3A連接板組焊過(guò)程中與CRH380相比出現(xiàn)的新問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析。

（1）連接板尺寸變化 CRH3A連接板比CRH380連接板長(zhǎng)度尺寸增加，原來(lái)CRH380側(cè)墻連接板長(zhǎng)2170mm，現(xiàn)在CRH3A的連接板長(zhǎng)2550mm；原來(lái)連接板寬度40～50mm，現(xiàn)在的連接板寬度30～40mm 。長(zhǎng)而窄的連接板組焊過(guò)程中更易產(chǎn)生變形，控制變形難度更大。

（2）端墻壁厚及外形尺寸變化 CRH3A端墻比CRH380端墻更薄，CRH380端墻為組焊結(jié)構(gòu)，板的最大厚度為8mm，組焊后端墻兩側(cè)厚度為135mm（不含墊板），剛度較大。CRH3A端墻采用2.5mm的薄鋁型材，包邊槽鋁型材壁厚僅為3mm，厚度為40mm，剛度較小，薄而窄的端墻組焊過(guò)程中更易產(chǎn)生波浪變形，必須進(jìn)行多點(diǎn)控制。

圖2 端墻內(nèi)凹

圖3 連接板內(nèi)凹

3. 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述問(wèn)題，連接板在組焊過(guò)程中，應(yīng)采取更有效的工藝措施。

具體有以下幾點(diǎn)：

（1）預(yù)留反變形 CRH380端墻由于剛度大，裝配連接板時(shí)，只需用頂杠將內(nèi)凹側(cè)墻進(jìn)行調(diào)整即可。CRH3A車(chē)體由于連接板長(zhǎng)度增加，側(cè)墻內(nèi)凹加劇，如圖4所示； CRH3A車(chē)體除了側(cè)墻內(nèi)凹需要調(diào)整外，因其端墻薄而窄，剛度低，當(dāng)上道工序車(chē)體組裝班焊完上部車(chē)頂連接板和下部端墻與底架地板正裝角焊縫之后，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)凹變形，如圖5所示。

另外，端墻上開(kāi)的方孔，以及外側(cè)的5種雨檐、堵板、電纜縛緊座等焊接件的焊接，更加劇了內(nèi)凹變形。因此，CRH3A連接板裝配前，除了要先測(cè)量好側(cè)墻及端墻的變形量，并做出反變形后，才能進(jìn)行連接板的下料和裝配。通過(guò)不斷摸索總結(jié)出：端墻上下兩端反變形為3mm，中間最大為5mm，調(diào)整必須多點(diǎn)進(jìn)行，如圖6、圖7所示。

圖4 側(cè)墻內(nèi)凹

圖5 端墻內(nèi)凹

必要時(shí)可用小液壓頂杠進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，如圖8所示；側(cè)墻上下兩端與端墻調(diào)平即可，中間應(yīng)比端墻略外凸1～2mm即可，調(diào)整方法如圖9所示。

圖6 端墻外形結(jié)構(gòu)

圖 7

（2）改變定位焊方法 當(dāng)端墻墊板與側(cè)墻墊板之間的距離小于30mm時(shí)，因端墻與側(cè)墻封板距離小于80mm（見(jiàn)圖10），焊接空間狹小，焊槍靈活性差，操作困難，不僅內(nèi)部段焊成形差，而且用銑刀打磨段焊的起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)也非常困難。經(jīng)分廠技術(shù)室與焊接工藝人員研究決定，將內(nèi)部段焊改為外部段焊，即在連接板的坡口側(cè)段焊焊點(diǎn)。焊點(diǎn)必須保證平行對(duì)稱焊接，切不可交錯(cuò)定位焊。這是因?yàn)檫B接板較窄，很容易產(chǎn)生變形，若采用交錯(cuò)定位焊，段焊時(shí)產(chǎn)生的收縮變形會(huì)將連接板拉彎，即段焊后焊點(diǎn)側(cè)間隙會(huì)變小，而非段焊點(diǎn)側(cè)坡口間隙會(huì)增大，如圖11所示。

非段焊處由于間隙較大，不僅收縮量大，使端墻產(chǎn)生波浪變形，而且容易將墊板焊洇。段焊平行對(duì)稱定位焊時(shí)，由于焊點(diǎn)收縮力平衡，相互抵消，所以可保證連接板平直和坡口間隙均勻一致。段焊后，應(yīng)將坡口側(cè)段焊的起弧端和收弧端進(jìn)行打磨，去除起弧端焊瘤和收弧端的弧坑裂紋，并修成緩坡，如圖12所示。

圖 8

圖 9

圖10 端墻內(nèi)側(cè)

（3）控制調(diào)修溫度和錘擊力度 當(dāng)打底層焊完后，要進(jìn)行調(diào)平，此時(shí)焊縫及熱影響區(qū)的溫度較高，焊縫未經(jīng)過(guò)自然時(shí)效，焊縫強(qiáng)度尚未恢復(fù)，此時(shí)錘擊對(duì)焊縫產(chǎn)生很大的沖擊力及剪切力，在焊接應(yīng)力及巨大外力共同作用下，很容易在焊根處及熔合線附近產(chǎn)生裂紋。特別是焊根處靠近墊板處的裂紋，很難發(fā)現(xiàn)，留下很大的安全隱患。

動(dòng)車(chē)組出廠后，鋁合金車(chē)體要運(yùn)行三十年不檢修，其間任何微小的裂紋在動(dòng)車(chē)高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高頻振動(dòng)及錯(cuò)車(chē)時(shí)產(chǎn)生的巨大壓力的共同作用下，很容易延伸直至斷裂，后果不堪設(shè)想。為此焊后不能馬上調(diào)修，要經(jīng)過(guò)充分冷卻，控制調(diào)修時(shí)工件溫度＜30℃方可進(jìn)行；另外因端墻較薄，還應(yīng)控制錘擊力度不能太大，防止將端墻打塌或形成明顯凹陷，如圖13所示。

圖11 交錯(cuò)點(diǎn)固焊

圖12 平行點(diǎn)固焊

（4）調(diào)整焊接順序 雖然焊接都會(huì)產(chǎn)生變形，并對(duì)生產(chǎn)造成不利影響，但是焊接變形也是可以利用的，應(yīng)盡可能利用其變形規(guī)律來(lái)抵消原有變形，進(jìn)而減少甚至取消打底焊后的調(diào)修。

具體方法如下：

第一，焊前應(yīng)仔細(xì)檢查連接板的凹凸，并做好標(biāo)記，打底焊接時(shí)，利用焊接產(chǎn)生的收縮變形及角變形規(guī)律，首先焊接外凸的部位，然后利用焊接變形將內(nèi)凹部位拔起來(lái)。

第二，較平部位焊接時(shí)，采用分段跳焊法：首先從剛性較大的一側(cè)（端墻側(cè)）焊起，跳焊時(shí)可間隔兩個(gè)段焊焊一段焊縫，這樣整條焊縫便可化整為零，焊接熱輸入在整條焊縫上分布也比較均勻，避免了熱量過(guò)分集中，最大程度地減少了變形。打底焊結(jié)束后要進(jìn)行層間打磨，將焊瘤、氣孔及未熔合等焊接缺陷清除干凈。

第三，焊蓋面層之前先檢查坡口，仔細(xì)觀察連接板的平整度，外凸的部位先焊，利用焊接變形對(duì)原來(lái)已存在的變形進(jìn)行二次修正，焊后如圖14所示。

圖13 控制錘擊力

第四，對(duì)于較平整的部位，仍采用分段跳焊法，以減少焊接變形，焊接時(shí)應(yīng)注意起弧點(diǎn)與收弧點(diǎn)充分熔合好，保證接頭部位的熔合質(zhì)量，兩條焊縫的接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)50mm的距離。圖15為按新方法焊接后，端墻的平面度效果，圖16為驗(yàn)收后的效果。

圖14 焊后效果

圖15

圖16

4. 工藝方法的特點(diǎn)及應(yīng)用效果

（1）特點(diǎn) ①采用創(chuàng)新方法后，基本消除了焊接變形。②焊后無(wú)需調(diào)修，直接交驗(yàn)，縮短了生產(chǎn)周期。③大幅減少了調(diào)修工的工作量，降低了調(diào)修工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）應(yīng)用效果 本項(xiàng)創(chuàng)新推廣使用至今效果良好，在焊接生產(chǎn)中得到很好應(yīng)用，并將繼續(xù)服務(wù)于CRH3A項(xiàng)目，持續(xù)發(fā)揮效益。