A型动力集中动车端部装配组焊工艺

乔岩 赵辉民 于静

【摘  要】轨道交通装备中，铁路高速重载已经是今后发展的必然趋势。A型动力集中动车组具有成本低、运用范围广、服务优质等优点，A型动力集中动车组作为复兴号动车组的系列产品，它的研发面向提速客车的升级换代，对推进铁路客运供给侧改革，提高运输组织效率，改善旅客出行条件具有重要作用，所以A型动力集中动车组有望全面取代25T成为下一代普速铁路主力。我公司经过多年的努力，自行研发设计生产了A型动力集中动车。在生产过程中，端部的装配、焊接难度大，焊接成型质量差，焊后易变性的问题已经显现出来。A型动力集中动车端部结构特殊、板厚较薄、强度要求高等原因，决定其比以往其他类型机车焊接难度大，恰当的制定焊接工艺有助于更好的完成焊接质量。

【关键词】端部;组焊;反变形;尺寸控制

一.前言及背景

随着铁路事业的发展，我国已进入高速重载铁路建设时期。目前，国内铁路高速重载的发展越来越快，对铁路机车车辆的焊接结构、承受动载能力的要求越来越高，而对焊接变形方面的科研水平相对滞后。A型动车的生产过程中，机车端部的材质特殊、板材较薄、结构复杂、焊接变形量很大。在A型动车的首件试制过程中，由于生产任务紧张，没有足够时间制定工艺文件，这就要求我们必须认真反复的消化图纸，掌握产品的结构、性能及要求。以我们现有的最佳条件，完成首件的试制，检验产品的设计结构、性能和总结工艺，高质量的完成产品的试制，以满足A型动车制造的技术要求。

二.A型动车端部组对工艺分析及改进

A型动车由于车体钢结构总重量的限制，端部质量变轻，板厚较之前产品变薄，材质采用低合金高强度钢，随之带来的焊接变形也很大，难以控制。此端部的结构也较以往产品有较大的不同，给工艺措施以及最终产品质量的保证带来了较大的难题。

（1）底架边梁是由端部边梁与边梁装配对接组焊而成，边梁装配是在底架组对时与端部边梁拼接。底架组对时要求宽度放量+4㎜，宽度达到3104㎜，而端部边梁是在小端部和旁承结构一起组对安装的，由于连接点较多，焊接量大，端部的整体收缩较大，一般宽度尺寸小于标准值，而对于一个组焊后的产品，其公差为31002㎜，这样在底架组对时，两个边梁就有2～4㎜的差值，而此处焊缝又需要进行超声波探伤，2～3㎜的错边必然导致探伤合格率的降低。

通过分析，认为是由于端部主体部分与边梁装配组焊后，焊接收缩变形引起的原因。端部整体装配时，为控制旁承结构的焊接变形，采用边梁安装以后整体焊接的方法，由于主体部分焊接量较大，与边梁连接点较多，坡口较大，故收缩应力较大，单凭依靠外界刚性固定，无法保证组焊后的尺寸达到工艺要求，只有采取适当的加大工艺放量，才能保证焊接后的宽度尺寸。

（2）称为小端部的牵引梁结构，因为减重的需要，各板件上采取开孔和减小板厚的设计方法。由于结构的复杂和板件间的支撑减弱，组焊后的牵引梁前端面、上平面及两侧立板出现较大的波浪弯曲变形。按设计的平面度公差在2㎜以内，而此时的生产无法满足要求。经过对结构和变形大小、方向的分析，要在施焊前给结构增加足够多的刚性，来防止焊接变形。在前端板面及两侧立板上加装160㎜×3000㎜的型钢作为工艺筋，点焊固定，待整体结构焊接冷却后，再进行拆除。实际应用效果较好，减少了变形修复过程，避免火焰加热对母材造成损伤。

（3）端部边梁为5米多长的压型槽钢与侧板组焊而成，由于两侧焊缝并不对称，这就导致端部边梁在焊接后产生弯曲变形和扭曲变形，这也导致在端部整体组对后，端部两侧面的直線度超过每米2㎜的要求。针对这一问题，就必须保证端部边梁在组对时的直线度小于每米1㎜。所以工艺确定为：端部边梁按尺寸组对好后，施以定位焊;整梁焊接时，应采用弹性反变形法，在梁的两端下方增加20㎜厚度的垫块，中间多处均匀压紧固定，或利用反变形焊接工装压紧固定;由两名电焊工自两侧中间向两端同时焊接。这样在焊缝冷却后，在适当的火焰调修后，此边梁的直线度可以达到每米2㎜以内的公差要求。

（4）与小端部连接的旁承横梁为箱型梁结构，但是不同于其它横梁结构的情况为，断面形状为矩形，高度大于宽度，而且箱型梁腹板有开口，上盖板分为2块;这样的箱型梁在焊接后，由于刚性的中部锐减及结构的不稳定性，容易产生弯曲和扭曲复合变形，且变形不易修复。

针对这一问题，经过分析，原因主要出在腹板、上盖板的不完整性。在横梁组对好后，在两块上盖板之间，腹板的上方位置增加工艺拉筋，然后再预制反变形，通过工艺拉筋的作用使横梁整体反挠，或将两相同的横梁背靠背点焊固定在一起焊接;再按照端部边梁的焊接及修复工艺，使横梁达到工艺要求的效果。

3、端部装配的组焊工艺过程

端部装配的组焊，首先分为牵引梁装配、旁承装配和边梁装配三部分

（1）使用左、右侧板及端板、上下盖板、弯板和其它隔板等组成牵引梁装配。组对时通过在组对平面上增加5㎜的垫片，保证上平面的高度差。

（2）旁承装配组对，首先要完成前后横梁装配的组焊;再将前后横梁吊放在组对胎上，确定好相对位置后，将其它零件按尺寸位置定位，并检测合格后施定位焊连接。

（3）在组对、组焊端部边梁、旁承横梁时，依据前部分提出的方法，使边梁、横梁的直线度达到要求方能使用。

（4）将检验合格的各装配吊至工装胎上，夹紧定位后，按照图纸技术要求和工艺调整需要来测量各尺寸，并进行调整，确定符合技术要求后点焊连接，再进行焊接成型。

三、总结

1、采取适当的工艺放量和刚性固定保证焊接装配后的尺寸。

2、对端部进行整体工艺分析，对各部结构进行焊前工艺准备和工艺过程控制。

3、对端部边梁装配、横梁装配进行了反变形预制弯度，端部装配合理的装配、焊接次序，有效保证焊后结构的质量要求。

参考文献：

[1]黄国定编写《怎样防止焊接应力与变形》机械工业出版社

[2]劳动部培训司编写《铆工工业学》中国劳动出版社

（作者单位：中车大连机车车辆有限公司）