200t鋼板運輸專用平車大底架的制造工藝

張杰鋒 南車石家莊車輛有限公司 050000

200t鋼板運輸專用平車大底架的制造工藝

張杰鋒 南車石家莊車輛有限公司 050000

介紹了200t鋼板運輸專用平車大底架的結構及制造要求，通過對其框格箱型結構難點的分析介紹，制定具體的工藝措施及控制方法。

200 t專用平車；大底架組成；結構；工藝

200 t鋼板運輸專用平車是南車石家莊車輛有限公司(下簡稱石車公司)為某大型鋼鐵集團開發(fā)的200t鋼板運輸專用平車，主要在企業(yè)內(nèi)運輸鋼板。該車的設計采用了4組2G軸轉向架、2組小底架和一個大底架，見圖1。大底架主要由T10～T20不等厚度的板材制作，采用了超大截面、無中梁、箱型框格結構。這種結構在平車上首次運用，大大降低了車體的自重，提高了承載能力。因為大底架外形截面尺寸大，火焰矯正效果差，又無法進行整體機械矯正，一旦焊后變形超限將難以彌補。同時它的制造質(zhì)量又直接影響與小底架的配合、影響到整車性能，如何保證其制造質(zhì)量，對制造工藝提出了很苛刻的要求。

1 主要結構

大底架組成見圖2，外形尺寸：25270mm×3300mm×1360mm，為抽魚腹式全封閉焊接結構。主要由1個下蓋板、 4條縱向腹板、2個端板、1個地板及隔板等組成。其中地板為變厚度板，由中部的14mm變?yōu)閮啥说?mm；腹板10mm是兩端抽魚腹式變截面；下蓋板20mm兩端壓型凹型結構。

2 鋼結構的制造難點

2.1 板材厚度差別大

地板由中部的14m m變?yōu)閮啥说?mm，腹板10mm，下蓋板20mm，橫向有對接，縱向有坡口，焊接工藝復雜系數(shù)增加，變形的調(diào)修難度加大。因為截面高度大，整體機械矯正難以實現(xiàn)。這就極大增加了部件組裝的精確度要求。

2.2 設計要求高，組裝工藝難度大

大底架組成外形尺寸要求為：

心盤中心距：18300±20mm；

底架寬度(中部)：3300±10mm；

旁承孔橫向中心距：1500±3mm；

對角線差：不大于10m m；

腹板旁彎不大于3m m；

由此即可看出，鋼結構的公差帶范圍很窄，制作要求很高。

地板、腹板、下蓋板都需要橫向拼接。下蓋板組成外形尺寸大、強度高；地板、腹板、隔板與其箱型結構框格組裝，各框格內(nèi)要求全部施焊。選擇合理的組裝工藝，非常重要。

2.3 撓度尺寸控制嚴

大底架組成撓度的控制有兩點具體要求：

兩心盤18300mm尺寸間上撓度要求為20～30mm

承載面19000mm間撓度在20mm以內(nèi)。

2.4 焊接工藝要求高

所有板材橫向拼接焊縫全部要求超聲波探傷檢查。

圖1200 t鋼板運輸專用平車

圖2 大底架組成

各種厚度板材的焊接應力走向與消除控制，非常嚴格。

2.5 框格組裝工藝要求高

因為沒有零部件的預制，框格又彼此關聯(lián)，組裝質(zhì)量持續(xù)影響。

3 大底架組成制造工藝

根據(jù)制造難點分析，產(chǎn)品制造工藝流程如下：

板材數(shù)控下料→機加工→下蓋板、腹板拼接→橫焊縫探傷→中隔板組成組裝→中間縱向腹板組裝→隔板、枕梁組裝→外側腹板組裝→框格焊接→檢測→地板組裝→起撓→檢測→橫焊縫焊接、探傷→整車翻轉焊→撓度檢測→上心盤等組裝→二次翻轉→端梁組裝。

根據(jù)以上對大底架組成的設計與制造難點的分析，采取了以下相適應的工藝措施。

3.1 控制關鍵零件的加工質(zhì)量

鑒于縱向腹板屬于長大拼接配件，直線度難以保證，經(jīng)過工藝論證確定：

中隔板、枕梁腹板等各板對于縱向腹板的定位起著關鍵輔助作用，對所有隔板進行了機加工，精度控制在0.5mm之內(nèi)。

對腹板進行了等離子切割下料后機加工校正，精度控制在不大于1m m。

3.2 撓度、工藝尺寸的確定

根據(jù)普碳鋼焊接收縮量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)(0. 8‰)，確定腹板、下蓋板整體工藝加長量為20mm，其中中間部分工藝加長量為15m m；地板加長量為35。

采用機械起撓度，不對配件進行撓度預制。因為板材厚度差異大，火焰矯正撓度作為輔助撓度工藝。

表1中的撓度數(shù)值是采用拋物線方程計算得出，同時加入了焊接收縮量參考。

3.3 合理的焊接工藝及參數(shù)

普碳鋼有成熟的焊接參數(shù)，但是采用單層板、板材厚度差別大、要求如此嚴格的綜合參數(shù)缺少經(jīng)驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次的焊接試驗，確定了采用手工電弧焊和CO2混合氣體保護焊相結合的方法，并制定了具體的焊接工藝參數(shù)。

所有零件采用了機械開坡口；坡口參數(shù)根據(jù)配件所處的位置而確定。

焊接作業(yè)時，6人2組同時對稱退焊的焊接方法。

焊縫背面清根和焊縫缺陷清理等均采用風砂輪處理，不允許采用火焰清理；焊層之間采用手錘敲擊消除應力的方法。

3.4 控制框格組裝質(zhì)量

無中梁的箱型框格結構，基本無部件組裝的概念，各框格組裝互相影響、質(zhì)量要求非常嚴格。采用了同一個框格內(nèi)交叉對稱焊接、鄰近框格對稱焊接的方法，進一步提升拓展了傳統(tǒng)的“零件保部件、部件保整機”的制造思路。

3.5 制定了底架翻轉工藝

質(zhì)量將近30噸、體積龐大、沒有專門的翻轉工裝，又不能產(chǎn)生翻轉扭曲等變形，翻轉工藝的控制是個關鍵的因素。根據(jù)以往的經(jīng)驗，經(jīng)過反復推敲，確定了由2部各起重20噸的雙鉤天車使用鐵滑車同步翻轉的方案。為此，制定了專門的起吊速度、平衡時間段要求、翻轉速度、同步要求、計算確定了翻轉部位、翻轉部位的強度補強保護等工藝方法與參數(shù)，達到了預期的效果。

3.6 工裝保證及關鍵尺寸工序控制

嚴格按照所確定的工藝順序進行各零部件、底架的組裝、焊接、翻轉。

制作了專用的下蓋板、腹板拼接工裝；底架組對胎具等進行輔助定位及尺寸的變形控制。

制作了30米長的水平基準平臺，基準的誤差0.3mm。

根據(jù)設計要求的關鍵項點，進行重點控制：各中隔板與下蓋板的垂直度、隔板間的平行度、縱向的直線度，都嚴格保證。

撓度值和焊接規(guī)范是關鍵特性，在組裝和焊接過程中都是專人、多次測量撓度，邊測量邊記錄。在翻轉后對車體關鍵尺寸重新測量，確保了工序銜接的一致性，保證了組裝質(zhì)量。

4 結束語

在200t鋼板運輸專用底平車大底架的制造過程中，嚴格執(zhí)行工藝卡片及圖紙要求。制造完成后，進行了裝載試驗，各部尺寸都達到產(chǎn)品設計和使用要求，一次交檢合格，并已裝車使用。經(jīng)用戶信息反饋：投入使用以來，完全滿足運營要求。

表l 中部承載面部分的撓度值 （／m m）

張杰鋒（1969－10），男，工程師，2003年，畢業(yè)于北方交通大學交通鐵路運輸專業(yè)，現(xiàn)任南車石家莊車輛有限公司鋼結構車間主任。