譚祖中 王飛 胡蘭蘭 葉暉

摘要：本文針對(duì)公司研制出口的某鋁土礦敞車，簡(jiǎn)要介紹箱型中梁組成主要結(jié)構(gòu)，在對(duì)其整體上心盤組裝及焊接工藝難點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出工藝優(yōu)化建議及措施，通過(guò)試制生產(chǎn)驗(yàn)證，確保制定的工藝方案滿足整體上心盤組裝質(zhì)量與效率以及焊接質(zhì)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(guān)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(biāo)準(zhǔn)鐵路上運(yùn)輸鋁土礦，適應(yīng)車組不摘鉤翻車機(jī)卸貨作業(yè)。其中梁組成為箱型組焊式結(jié)構(gòu)，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(jí)鋼整體式上心盤及C級(jí)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(qiáng)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(gòu)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(guò)程中，中梁組成往往作為底架組成及上架組成的定位基準(zhǔn)，其在很大程度上決定了整個(gè)車輛的制造質(zhì)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(zhì)量對(duì)車輛的生產(chǎn)制造顯得尤為重要。

2? 工藝難點(diǎn)分析

2.1 組裝工藝難點(diǎn)

該車型采用與C80BH型不銹鋼運(yùn)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(nèi)→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(jié)構(gòu)，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(gè)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(jié)構(gòu)穩(wěn)固，調(diào)校難度大，難以保證組裝基準(zhǔn);二是無(wú)法完成設(shè)計(jì)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(jìn)行倒裝整體上心盤，同樣面臨兩個(gè)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(zhǔn)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(zhǔn)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(diǎn)

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

根據(jù)表1可見，B級(jí)鋼與Q450NQR1材質(zhì)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(biāo)，同時(shí)比較容易造成中梁扭曲，從而導(dǎo)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(shí)，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(shè)置心盤承臺(tái)面，考慮到中梁撓度，預(yù)設(shè)心盤承臺(tái)在車輛定距內(nèi)側(cè)比外側(cè)高1～1.5mm。同時(shí)在心盤承臺(tái)上安放牽引梁下蓋板承臺(tái)墊塊，墊塊高度為56mm。同時(shí)在整體上心盤上方設(shè)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(tái)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(yán)→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(yán)→完成相應(yīng)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(píng)定報(bào)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(hù)焊，保護(hù)氣體為80%Ar+20%CO2，采用？準(zhǔn)1.2mm的TH550NQ-Ⅱ高強(qiáng)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(guò)程中實(shí)施多層多道焊，層間溫度控制在80～150℃。在翻轉(zhuǎn)胎位，中梁處于頂緊狀態(tài)完成相關(guān)角焊縫焊接。

③施焊前，利用火焰對(duì)整體上心盤焊縫焊接50mm范圍內(nèi)進(jìn)行加熱，蒸發(fā)掉鑄造件內(nèi)部的水汽，多層多道焊接過(guò)程中，每完成一道焊縫焊接，利用砂輪機(jī)對(duì)焊縫缺陷及焊趾進(jìn)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(jī)車車輛焊接技術(shù)條件》中表5的重要件執(zhí)行。

4? 結(jié)論

通過(guò)從裝配及焊接工裝設(shè)計(jì)運(yùn)用，以及對(duì)組裝工藝流程、焊接規(guī)范參數(shù)、焊接注意事項(xiàng)的優(yōu)化明確，有效控制了整體上心盤組焊質(zhì)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(diào)校，心盤承載面橫向翹曲控制在合格范圍之內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓向東.鐵路貨車中梁與上心盤焊接接頭組織和性能的研究[D].2012.

[2]劉秋艷.加氫泵筒體部件加工工藝研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（11）：104-105.

[3]陳士恩，楊鎮(zhèn)杰.機(jī)車總風(fēng)缸組焊質(zhì)量控制[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（03）：97-98.