張江銀　武永亮　劉志強(qiáng)

[摘 要]隨著鐵路貨車技術(shù)的發(fā)展，出口鐵路貨車中梁采用屈服強(qiáng)度為450MPa高強(qiáng)耐候鋼組焊箱型中梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來越廣泛，箱型中梁因?yàn)楹缚p集中，焊接變形大，質(zhì)量難以控制，尤其是中梁扭曲變形對(duì)底架組裝有很大的影響，對(duì)車輛運(yùn)行存在安全風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹了鐵路貨車箱型中梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，中梁扭曲變形原因，并在原因分析的基礎(chǔ)上提出了箱型中梁扭曲的控制方法，并將實(shí)踐中的成功經(jīng)驗(yàn)納入指導(dǎo)性文件進(jìn)行廣泛應(yīng)用，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

[關(guān)鍵詞]鐵路貨車；中梁；扭曲；方法

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）14-0357-01

隨著鐵路貨車技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)輕量化設(shè)計(jì)原則，為降低車輛自重，出口鐵路貨車中梁采用屈服強(qiáng)度為450MPa高強(qiáng)耐候鋼組焊箱型中梁的結(jié)構(gòu)應(yīng)用越來越廣泛，箱型中梁因?yàn)楹缚p集中，焊接變形大，扭曲變形難以控制，尤其是中梁扭曲變形對(duì)底架組裝有很大的影響，對(duì)車輛運(yùn)行存在安全風(fēng)險(xiǎn)。本文在分析箱型中梁產(chǎn)生扭曲變形原因的基礎(chǔ)上提出了箱型中梁扭曲的控制方法。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

國內(nèi)鐵路貨車中梁一般采用熱軋乙字型鋼組焊而成，由于中梁不是封閉結(jié)構(gòu)，組焊完可以通過中梁矯正胎調(diào)整中梁扭曲變形。

根據(jù)輕量化設(shè)計(jì)原則，為降低車輛自重，我公司出口鐵路貨車中梁一般采用箱型結(jié)構(gòu)，箱型中梁通過板材拼接成箱型結(jié)構(gòu)，由上蓋板、下蓋板、腹板（左）、腹板（右）等組焊而成，如圖1所示，箱型中梁長度在8000mm～15000mm之間，腹板高度在300mm-800mm之間，中梁腹板與中梁下蓋板采用雙面角焊縫，中梁腹板與中梁上蓋板采用單面坡口焊縫加角焊縫。由于中梁為封閉結(jié)構(gòu)，組焊完后中梁扭曲變形很難通過工裝設(shè)備調(diào)整。

2 箱型中梁工藝難點(diǎn)分析

鐵路貨車中梁為車體的重要部件，承受主要的載荷，中梁的制造質(zhì)量關(guān)系到車體運(yùn)行安全，而箱型中梁主要控制難點(diǎn)為中梁的扭曲變形控制，如果中梁扭曲超差，影響底架組裝，會(huì)導(dǎo)致底架組裝完后，車體傾斜，在運(yùn)行中會(huì)存在傾覆的風(fēng)險(xiǎn)。

箱型中梁由于焊縫集中，導(dǎo)致中梁焊接變形大，中梁焊接完后容易扭曲變形，從而超出兩上心盤橫向間隙差不大于1mm的技術(shù)要求，且中梁扭曲變形很難通過工裝設(shè)備調(diào)整，所以中梁扭曲變形控制為出口鐵路貨車中梁的制造難點(diǎn)。

3 中梁扭曲控制工藝分析

3.1 組裝工藝分析

3.1.1中梁上蓋板、下蓋板、腹板因材料長度較長，一般都是用短料拼焊而成，腹板拼接時(shí)預(yù)放撓度，拼接的中梁撓度由于組裝間隙及焊接收縮不一致，導(dǎo)致中梁腹板拼焊后撓度不一樣，當(dāng)撓度值相差較大的兩中梁腹板組焊到同一根中梁上時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致中梁扭曲。

3.1.2 中梁組裝時(shí)使用中梁組裝胎模組裝，將中梁各部件與胎模各定位塊貼合緊密，并用夾具夾緊后再組裝，當(dāng)中梁與胎模定位面貼合不嚴(yán)密，或者組裝胎模定位面未校準(zhǔn)，就會(huì)導(dǎo)致組裝后的中梁扭曲變形。

3.1.3中梁上蓋板組裝前，中梁未封閉，中梁扭曲容易調(diào)整過來，當(dāng)中梁上蓋板組裝后，中梁形成封閉式箱型結(jié)構(gòu)，中梁扭曲就很難調(diào)整。所以中梁上蓋板組裝的組裝質(zhì)量對(duì)中梁是否扭曲有很大的影響。

3.2 焊接變形分析

在箱型梁的焊接中，扭曲變形一般是由焊縫的縱向或橫向收縮造成的，焊接順序不合理，都會(huì)引起扭曲變形[1]。

中梁扭曲影響較大的焊縫有焊縫1、2、3，焊接時(shí)先焊接內(nèi)部焊縫1，再焊接外部焊縫2，再焊接外部焊縫3（圖1）。

箱型中梁內(nèi)部和外部焊縫基本屬于對(duì)稱焊縫，如果兩條對(duì)稱焊縫沒有同步焊接，或者是焊接方式不一樣，都有可能造成中梁的扭曲變形。

4 中梁扭曲控制工藝措施

4.1組裝工藝措施

4.1.1 中梁腹板拼接在專用拼接胎上拼焊，拼焊胎設(shè)置撓度定位點(diǎn)，這樣拼焊完的中梁腹板撓度值相差不會(huì)很大，將拼接好的中梁腹板撓度全部都測(cè)量，并將數(shù)值寫在中梁腹板上，在中梁組裝時(shí)，同一中梁兩腹板撓度應(yīng)在組裝前選配，按照兩腹板撓度差值在2mm以內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)選配，保證組裝質(zhì)量。

4.1.2中梁組裝胎在組裝前需校準(zhǔn)胎模定位面，尤其是兩心盤定位基準(zhǔn)面，保證組裝要求。在中梁組裝時(shí)，以心盤安裝面作為工裝夾具的基準(zhǔn)，在工裝夾具上采用有效的約束來保證兩腹板對(duì)下蓋板的垂直度，同時(shí)組裝時(shí)需要用夾緊裝置將各工件壓緊，貼合胎模定位塊，工件與定位塊間隙要求不大于1mm。

4.1.3中梁上蓋板組裝需要使用專用工裝組裝，心盤承臺(tái)需模擬中梁撓度設(shè)置心盤定位平面，在中梁中間位置，需模擬中梁撓度設(shè)置撓度定位面，且工裝心盤定位面和撓度定位面需要測(cè)量水平數(shù)據(jù)，并在組裝時(shí)設(shè)置壓緊裝置壓緊中梁下蓋板，貼緊定位塊，保證工件與定位面間隙不大于1mm，檢查完后才能定位焊中梁上蓋板與中梁腹板的焊縫。

4.2 焊接工藝措施

中梁焊縫基本屬于對(duì)稱焊縫，為減少中梁扭曲，需盡量同步同向?qū)ΨQ焊接，焊縫造成的變形會(huì)同步變形，就不會(huì)造成中梁扭曲。

當(dāng)焊接內(nèi)腔焊縫1時(shí)，如果同步對(duì)稱焊接，操作工很難操作，就會(huì)造成中梁扭曲，所以中梁內(nèi)腔焊縫焊接時(shí)需在壓緊狀態(tài)下焊接，焊接完后，待焊縫冷卻后松開夾具。

當(dāng)焊接外部焊縫2時(shí)，需同步對(duì)稱焊接，即兩電焊工在中梁的兩側(cè)，從中梁中部同時(shí)往中梁兩端焊接，焊接時(shí)注意兩電焊工的距離，距離不超過300mm，這樣中梁焊接收縮基本同步，中梁扭曲變形最小。

當(dāng)焊縫外部焊縫3時(shí)，同焊縫2，需要同步對(duì)稱焊接。

5 結(jié)論

（1）同一中梁上的兩中梁腹板需選配組裝，撓度差控制在2mm以內(nèi)。

（2）中梁內(nèi)腔焊縫在壓緊狀態(tài)下焊接，中梁外部焊縫同步對(duì)稱焊接。

（3）中梁上蓋板在專用胎模上組裝，胎模模擬中梁撓度，設(shè)置心盤承臺(tái)及中梁撓度定位塊，并在夾緊狀態(tài)下組裝中梁上蓋板。

通過批量生產(chǎn)，以上方法相互配合控制中梁焊接變形， 基本無扭曲變形，達(dá)到兩上心盤橫向間隙差不大于1mm的要求，從而有效地確保了中梁生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編.焊接手冊(cè)第3卷焊接結(jié)構(gòu)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8.