浅谈地铁车辆转向架构架螺纹的修复工艺

翟好璟

（成都中车四方轨道车辆有限公司，四川成都610101）

0 引言

随着经济的飞速发展，我国各大城市都在建设地铁系统，对地铁车辆进行定期检修是保障乘客出行安全的关键环节之一。随着地铁车辆运营里程的累增，转向架检修成为地铁车辆检修的重中之重。构架作为转向架的重要组成部分，承受和传递着车辆在运行中产生的各种不同方向的力，并缓和了运行中经常变化的力的作用，需作为重要部件进行检修。调研各地铁公司的架修修程可知，构架检修普遍要求进行螺纹检查，因此螺纹损伤修复工艺成为检修的重点内容。

1 构架介绍

1.1 构架结构

成都地铁1号线构架采用钢板焊接H型结构，侧梁采用箱型全钢板焊接结构，与侧梁相贯通的横梁用无缝钢管制成。无缝钢管选用Q345D材质，设置两个附加空气室。

1.2 构架检修

成都地铁1号线构架需经过抛丸、探伤、螺纹检查、附加空气室气密试验、涂装等工序的检修。其中，螺纹检查的要求为外观检查时螺纹外观缺损累计不得超过3扣，且不得连续；通止规检查时要求通规能全旋入，止规能在距端面5扣以内止住，且不得有明显晃动。

2 构架螺纹的主要损伤形式

2.1 通止规检测不合格

构架上本体螺纹使用通止规检测时，会存在部分螺纹使用止规检测不合格情况，此类问题的发生一般是初始加工精度不足、螺栓反复拆解磨损等原因造成，需采用加装钢丝螺套、塞焊加工等修复工艺。

2.2 螺纹滑丝

螺纹滑丝是螺栓在组装和拆解过程中发生的常见故障，是指螺牙连接处由于受力过大或其他原因导致螺牙磨损而使螺牙无法咬合，螺纹连接处无法拧紧的情况。此类问题的发生一般是用力过猛、螺纹受力不平衡、螺纹磨损过大、材料质量太差等原因造成。螺栓组装和拆解过程发生此类滑丝问题，一般采用震、敲、烧、冲、焊等方式进行拆解，拆解后使用丝锥进行溜丝，然后对其进行通止规检查，不符合要求的螺纹需采取相应的修复工艺实施修复。常见的构架螺纹修复工艺有加装钢丝螺套修复工艺和塞焊修复工艺。

3 加装钢丝螺套修复工艺

3.1 钢丝螺套介绍

钢丝螺套是一种新型内螺纹紧固件，是用高强度、高精度、表面光洁的冷轧菱形不锈钢丝精确成形的螺旋线圈，可嵌入金属或非金属材料的高强度、耐磨损、具有互换性的标准内螺纹，也可用于修复磨损或损坏的内螺纹孔。钢丝螺套自由状态下的直径比其装入的内螺纹稍大，装配过程中安装工具施加到安装柄上的扭力使其引导圈直径产生弹性收缩，从而进入预先用钢丝螺套专用丝锥攻好丝的内螺纹孔中，钢丝螺套产生类似弹簧膨胀的作用，使其牢固固定在螺纹孔内，不会随螺钉的运动而运动。钢丝螺套具有延长使用寿命、螺纹转换、增加连接强度、增大受力面、增加螺纹连接承载力和抗疲劳强度、防锈死、耐磨、耐腐蚀、便于修复内螺纹等优点。

3.2 工艺流程

加装钢丝螺套修复工艺流程：选型→扩孔→攻丝→检测→安装→螺纹检测。（1）选型。钢丝螺套一般参照《普通型钢丝螺套技术条件》（HB 5516—1996）、《安装钢丝螺套用内螺纹》（HB 5515—96）标准进行选型。钢丝螺套的长度需参照构架基体螺纹的长度，标准中没有相应规格的，需单独定制钢丝螺套。（2）扩孔。参照《安装钢丝螺套用内螺纹》（HB 5515—96）、《攻丝前钻孔用麻花钻直径》（GB/T 20330—2006）标准选择扩孔参数。扩孔设备一般选用数控钻床、磁力钻、手持电钻等。数控钻床的钻孔精度较高，但是对于构架的定位要求也较高，一般检修基地不具备此能力；磁力钻便携、精度高、使用范围较广，但是在检修中只能适用于垂直孔钻孔，并且需制作辅助工装固定钻机；手持电钻使用灵活、精度低，但对技术人员的技术水平要求高。（3）攻丝。扩孔后的孔称为底孔，底孔攻丝采用螺套丝锥（ST）攻丝，螺套丝锥选型参见《安装钢丝螺套用内螺纹》（HB 5515—96）。构架检修一般采用机用丝锥进行手工攻丝，攻丝前需增加观察基准，多方向检查，以免歪斜；攻丝过程中需采用花生油润滑；攻丝后需清理螺纹孔，一般采用压缩空气吹扫或者清洗剂清洗等方式。为使螺纹面更加光滑，采用丝锥涂抹研磨膏溜丝，增加螺纹表面的光洁度。（4）检测。底孔攻丝完成后，检测人员使用螺套通止规进行检查，要求通规能全通，止规能在端面3扣以内止住，并且不得有明显晃动（手试）。（5）安装。安装人员采用钢丝螺套专用工具安装钢丝螺套，当钢丝螺套端头凹入构架端面0.5～1个螺距时，即安装到位；有折断槽的钢丝螺套，需用去柄工具去除安装柄，无折断槽的钢丝螺套不需进行冲断操作。（6）螺纹检测。检测人员使用螺纹通止规检查修复完成的螺纹，要求通规能全通，止规能在端面3扣以内止住，并且不得有明显晃动（手试）。

4 塞焊修复工艺

4.1 焊接修复的优点

焊接修复是为了应对因结构及强度限制，无法使用换新件或内置钢丝螺套等方法进行修复的状况下使用的一种常见修复工艺，具有强度高、永久修复的优点。

4.2 塞焊修复工艺流程

以牵引电机安装座螺纹孔（M24）为例，塞焊修复工艺流程为扩孔→焊修→划线→钻孔→外观检查→攻丝→检测。（1）扩孔。在构架原螺纹基础上进行扩孔，一般在原螺纹的基础上扩大4 mm左右。扩孔时选用的磁力钻机采用电机安装座吸附固定。（2）焊修。螺纹孔塞焊对焊工的技能水平要求极高，操作难度较大。螺纹的深宽比是评价焊接修复条件好坏的重要指标，一般在堵孔塞焊时深宽比小于1的情况下，焊接条件较好，焊接质量容易得到保证；深宽比大于1时，焊接条件差，需采取相应措施。构架牵引电机螺纹孔（M24）扩孔后的深宽比为55/（24+4）≈1.96，塞焊条件较差，采用二氧化碳气体保护焊。现有直径为20 mm的焊枪保护套，受空间限制，焊接难度大。选用φ17 mm的细长型焊接保护套，能增大观察空间，降低塞焊难度。本文选用松下500 A气体保护焊机，进行MAG焊修，焊丝选用CHW-50C6（φ1.2 mm），使用500 A标配焊枪，配备自制细长型焊接保护套（φ17 mm）进行焊接。采用多层焊，每层焊接的焊接参数选择分别为焊接电流190～210 A；焊接电压23～25 V；气体流量18～22 L/min。每层焊接均从孔的中间部位引弧，由内向外焊接，焊道宽度≥5 mm，后一层焊缝至少覆盖前一层焊缝宽度的1/2以上，层间温度控制在200 ℃内。每焊接完成一层后，需使用风铲进行层间清理，彻底清除焊缝氧化皮。焊补完成后，需进行局部退火去应力处理，即使用氧乙炔火焰对座体整体加热，加热温度控制在550～650 ℃（使用红外测温仪进行温度测量），加热时间保持0.5 h以上，空冷。（3）划线。按照图纸要求，两个安装螺纹孔中心距为（200±0.5）mm，以未损坏的螺纹孔为基准来划线。划线采用手工划线方式。（4）钻孔。参照《攻丝前钻孔用麻花钻直径》（GB/T 20330—2006）标准选择底孔直径，然后选择相应尺寸的莫氏锥柄麻花钻。由于焊修后的材料硬度比原材料硬度高，钻孔时的反冲击力更大，需在电机安装座上制作固定工装用于固定磁力钻，增加磁力钻的吸附面积使其牢固可靠。（5）外观检查。检测人员主要检查孔壁塞焊的质量，表面无气孔、夹渣等缺陷，若发现有缺陷，需塞焊后重新钻孔。（6）攻丝。攻丝工艺同加装钢丝螺套修复工艺的攻丝工艺。（7）检测。同加装钢丝螺套修复工艺的检测。

5 修复工艺验证

在正式修复产品件之前，需先制作模拟结构件，按照以上两种工艺进行试修复，待操作人员连续修复3件以上工作试件且全部合格时，再开始实物修复。加装钢丝螺套工艺试修复的目的为验证钻机的固定方式、验证螺套丝锥和机用丝锥的精度、验证操作者攻丝的技能水平等。塞焊修复工艺试修复的目的为验证塞焊修复工艺的可行性及修复效果、验证焊工技能水平、验证机用丝锥的精度、验证钻机的固定方式等。塞焊修复工艺一般需对塞焊试件切片进行MT探伤及目视检查，若切片质量检查不合格，需调整工艺重新进行塞焊验证。

6 结语

本文通过对构架螺纹的两种修复工艺分析得出：（1）利用加装钢丝螺套修复工艺可以快速修复损伤螺纹，修复工艺简单灵活，适用于中小内螺纹修复。（2）利用塞焊修复工艺，可以解决构架螺纹孔损伤的修复问题，但是工艺复杂，操作难度大，适用于大内螺纹修复。（3）使用细长型焊枪喷嘴对于焊接空间受限的结构有较大帮助，可在一定程度上改善焊接条件。（4）在正式修复产品件之前，提前验证操作人员技能及塞焊修复工艺是保证产品修复质量的重要手段。