一種鐵路貨車焊接式牽引梁質量控制

楊錢 施磊 胡江 鄒紅亮 賓健

摘要：本文針對鐵路貨車焊接式牽引梁焊縫較密集易形成過大變形量，提出對焊接變形控制措施，實施效果良好。

關鍵詞：焊接式牽引;梁焊接變形;工藝控制

公司于2021年初啟動一批出口鐵路貨車生產，總訂單共計1500余輛。2021年5月底完成第一批300余輛的生產，該產品出口澳大利亞，與一般國內產品不一樣。全部采用澳洲的標準，產品質量要求高，牽引梁作為第一道工序，牽引梁質量的好壞直接影響后工序的正常開工，筆者對牽引梁前期的質量問題進行收集分析，并采取相應措施保證產品質量。

一、技術要求

牽引梁技術要求：

前、后從板工作面間距Amm±1.6mm

牽引梁腹板內腔距B（0，+3）mm

前從板內間距C（0，+3）mm

后從板內間距D（0，+5）mm

前從板座磨耗面與沖擊端板間距Emm±2mm

牽引梁腹板平直度≤2mm，下蓋板平面度≤1mm

二、產品制造難點

腹板前后從板焊完后因為焊接變形需要到備料進行油壓調校調平腹板后才可以裝配支板，且不能進行支板焊接，需完成牽引梁組裝后在牽引梁翻焊臺位上進行焊接，這樣首先造成整個工藝流程較長，牽涉到生產廠地的轉換，且需要專用調校設備;另外牽引梁組成整體后，內部空間較小，支板之間間距太小，不利于焊接作業，易造成焊接缺陷，且返工較困難。牽引梁下蓋板焊完后產生了上翹，造成下蓋板平面度超差，需在交檢臺位進行調校。牽引梁在生產制作過程中，圍繞腹板、下蓋板焊接變形的控制，成為牽引梁工序的關鍵。

三、質量控制措施

針對牽引梁技術要求中對關鍵尺寸的要求及產品結構特點，牽引梁制作的關鍵點在于：根據焊接變形的特點，采用合理的組裝、焊接工藝、以及借助工裝夾具，控制焊接變形，保證技術要求的實現

（一）焊接變形產生的原因及危害

焊接過程中，對焊件進行局部的、不均勻加熱產生了焊接變形。焊后焊縫及其附近受熱區的金屬都發生縮短，即沿著焊縫長度方向的縱向收縮，和垂直焊縫方向的橫向收縮，最終導致焊接結構的各種形式的變形：縱向收縮變形、橫向收縮變形、彎曲變形、角變形、扭曲變形和波浪變形。焊接變形不僅影響焊接結構的尺寸和外形，還降低了結構的承載能力，甚至造成結構失穩，發生重大事故。

（二）焊接變形的控制措施

1、組裝工藝控制

分析產生變形的原因：

根據腹板裝配圖分析，焊接后主要會產生兩個主要變形：一是腹板與從板的彎曲變形，因為腹板較長，剛性較弱，在與從板焊接冷卻后會產生較大的橫向收縮，造成腹板產生彎曲變形。二是支板與腹板產生內凹變形，支板與腹板為單邊焊接，支板剛性大于腹板，支板單邊受熱冷卻收縮，腹板也會跟著收縮，最后造成腹板產生內凹。

制定措施：

根據對焊接變形產生的原因分析，采用反變形法加剛性固定法進行控制，制作裝配焊接平臺

焊接平臺采用中厚板，中間開孔，然后將腹板放在上面，兩邊采用螺栓夾緊壓鐵固定，壓鐵開槽高度要小于腹板厚度，確保具有足夠的夾緊力。

在如圖所示位置放上反變形墊塊，筆者經過多次試驗后得到反變形墊塊厚度與焊后腹板平直度關系，筆者選用2mm墊塊做反變形。采取焊接平臺省掉腹板焊接變形調校工作，也可將支板焊縫一次焊接完成，保證焊接質量。

2、工藝撐的設置

在兩塊從板之間用長250*40*5鋼材連接做為工藝支撐。在牽引梁整體焊接完最后交檢工位再去除工藝撐，這樣從板與支板、腹板就形成了一個整體，增加了工件剛性，焊接完成冷卻后拆卸完螺栓，腹板平直度不會發生變化，便于后續牽引梁的組裝，同時也能有效保證前、后從板工作面間距Amm±1.6mm的要求。

3、焊接工藝控制

從板與腹板坡口焊縫的焊接，主要是控制因焊接橫向收縮產生的角變形，焊接時采取雙人對稱同步焊接的方式，采用多層多道，

由于從板開的坡口較大，與腹板板厚差較大特殊結構特點，難以形成較大的彎曲變形，而因重點控制角變形的產生，焊接時，要求兩名焊工的焊接電流、電壓保持基本一致，相對的兩人焊接速度需保持一致，確保焊接熱輸入一致、同步，避免產生角變形。

牽引梁組對完成后上翻轉焊接工位進行焊接，根據焊接技術要求及變形特點對焊接順序進行控制，翻轉90°先焊A處焊縫，再翻轉180°焊接C處焊縫，焊完后裝上加強筋板焊接B處和D處焊縫，最后完成加強筋板焊接。

采取這種焊接方式主要是根據技術要求A處和C處焊縫只要求焊平即可，B處和D處焊縫要求多層多道，從焊接角度上分析，焊角越大，焊接產生熱量越大，焊縫冷卻收縮量越大，所產生的變形越大。如果先焊接B、D處，那么B、D焊完后必然會產生較大的角變形使下蓋板上翹，先焊A、C處焊完后會使下蓋板下垂，相當于做了個反變形，這樣能保證焊完后下蓋板的平面度。

四、結束語

通過制定有效、合理的、組裝、焊接工藝，牽引梁質量得到有效控制，完全技術要求，一次交驗合格率96%，班產由1臺提升到2臺，對確保產品質量和交貨期做出了關鍵性貢獻。同時，為公司后續類似產品提供技術儲備、指導生產，為公司在出口車市場的發展作出貢獻。

參考文獻：

[1]《冷作工工藝學》谷定來著機械工業出版社2009

[2]《焊接工藝500問》徐初雄著機械工業出版社2000