鐵路大錐度罐體制造工藝研討

張新生

摘 要：本文以新型鐵路80t水泥罐車為例，簡要介紹了鐵路大錐度罐體的制造工藝流程及制造工藝難點，詳細講述了制造工藝難點的解決方案，并對制造工藝進行了總結。

關鍵詞：大錐度罐體；工藝難點分析；解決方案

中圖分類號：TM585 文獻標識碼：A

一、概述

鐵路罐車主要用來裝運液體、液化氣體及粉狀貨物。根據(jù)《中長期鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》，2020年前，我國鐵路將陸續(xù)實行客貨分線運輸，形成“客運高速、貨運重載”的戰(zhàn)略格局，對貨車技術發(fā)展提出了新的、更高的要求。為了滿足我國鐵路重載運輸發(fā)展要求，我公司在對我國現(xiàn)有水泥罐車運用情況、裝載貨物情況進行認真調(diào)查的基礎上，完成了載重80t、每延米重為8.33t/m的水泥罐車設計方案及樣車試制，并完成了相關性能試驗及運營試驗。

新型水泥罐車采用無通長中梁牽枕結構，罐體采用直錐圓截面斜底結構，罐內(nèi)裝設斜槽式流化床，新型80t級水泥罐車結構圖如圖1所示。此新型罐體結構增大了罐體容積，提升了載貨量，且改進了卸載方式，改善了卸載效果，將成為鐵路罐體一種新的發(fā)展趨勢。但新的罐體結構對制造工藝提出了新的、更高的要求，本文以新型水泥罐車為例，主要對鐵路大錐度罐體的制造工藝進行研討。

二、工藝流程及工藝難點分析

通過對新型80t級水泥罐車的車型特點分析，確定了該罐體生產(chǎn)的工藝流程，如圖2所示。

而罐體生產(chǎn)線主要的工藝難點如下：

1.單節(jié)罐卷制的制造難點為：單筒錐度及兩端圓直徑的控制。

2.半罐內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接的難點為：罐體滾動時罐體縱向竄動對焊接的影響。

3.罐體對接的制造難點為：如何保證對接處罐體圓度和外觀質(zhì)量。

三、工藝難點解決方案介紹

1.單節(jié)罐卷制

新型水泥罐車罐體采用直錐圓截面斜底結構，底部由罐體兩端向中間截面下斜，斜度為9°，且其上部罐板厚度為10mm，下部罐板厚度為8mm。罐體結構示意圖如圖3所示。

此罐體制作時采用分段制作的方式進行，而由錐度較大導致的單節(jié)罐兩端直徑相差較大，如何卷制及保證卷制后兩端圓直徑成為了一個制作難點。

目前，國內(nèi)常用的卷板設備分為三輥卷板機和四輥卷板機兩種，也就是咱們常說的三星卷板機和四星卷板機。在卷制椎體工件的錐度≤3%時，三輥卷板機和四輥卷板機都能實現(xiàn)自動卷制，而對于卷制椎體工件的錐度>3%時，四輥卷板機更具優(yōu)勢。 在卷制>3% 椎體工件時，四輥卷板機通常有兩種卷制方法。方法一：將板材進行標記后，下輥下降，兩個側輥傾斜后向上提升，與上輥共同作用，將板材壓制成型，此方法實際就是采用三輥工作的方式進行壓制，卷制的工件成形精度不高 。方法二：連續(xù)卷制，即傾斜前后工作輥，使板材兩邊所受壓力不同，導致板材在工作輥間滑動卷制，但此方法對操作人員的經(jīng)驗要求較高，工作輥傾斜角度難以掌握。

通過分析各種卷制方法的優(yōu)缺點和實驗驗證，我們通過以下幾點保證卷制質(zhì)量：一是準確放樣，利用P-roe對單節(jié)罐體進行準確放樣，并通過經(jīng)驗公式等多種方式驗證，確保其放樣和落料的準確性；二是先拼接后卷制，由于上下罐板采用的是不同板厚的板材，先拼接更有利于保證卷制的質(zhì)量；三是利用普通四輥卷板機，先在板材上劃出多條母線，采用近似卷制的方法卷制，使用樣板檢測卷制后罐體的圓弧度和直徑，并通過不斷地調(diào)整板材的位置，使母線與卷板機的上下輥平行，保證單節(jié)罐兩端的直徑差，從而保證單節(jié)罐的卷制質(zhì)量。

此卷制方法結合了前面提到的四輥卷板機卷制椎體工件常用的兩種方法，既提高了方法一卷制工件的精度和效率，也降低了方法二對操作人員操作人員經(jīng)驗豐富程度的要求，操作相對較為方便，卷制的工件能完全符合設計的各項技術要求。

2.罐體內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接

罐體在內(nèi)外環(huán)焊縫埋弧焊接時采用的是與其他罐體制作相同的工藝方法，即固定埋弧焊機、旋轉罐體的方式。罐體存放于滾輪架上，滾輪架的轉動帶動罐體的轉動，將埋弧焊機固定于某個合適的位置，隨著罐體的轉動完成環(huán)形焊縫的焊接。而焊接過程中罐體的縱向竄動給焊接帶來了難題。

由于罐體為9度的大錐度，當罐體在滾輪架上隨滾輪架滾動時，罐體與滾輪架形成了一定的傾斜角度，滾輪架作用于罐體上的力會有一個沿罐體縱向方向的分力，導致罐體會在縱向有竄動現(xiàn)象，且竄動量較大，埋弧焊機自身的調(diào)節(jié)范圍較小，無法滿足罐體竄動導致的焊縫位置偏移，如不采取措施，會出現(xiàn)偏焊的現(xiàn)象。針對罐體從上母線旋轉到下母線和從下母線旋轉到上母線兩個過程中罐體竄動的方向相反的特點，分析了并試驗了加裝防竄動裝置等方案，最終為焊縫鋪設柔性軌道的方案最實用，既在內(nèi)外埋弧焊前，在焊縫一定距離的位置為焊接小車鋪設柔性軌道，柔性軌道緊貼與罐體上，保持與焊縫相同的距離，焊接小車隨罐體旋轉的同時向其相反方向前行，同時完成焊接，小車在柔性軌道上移動的同時隨罐體縱向竄動，避免了偏焊的現(xiàn)象。

此方法操作方便，焊接質(zhì)量可靠，焊接成型美觀，解決了內(nèi)外環(huán)焊縫焊接的工藝難點。

3.罐體對接

此車型采用先進行單節(jié)罐的對接形成半罐，再進行半罐對接成整罐。罐體對接時如何保證罐體圓度且對接縫兩邊無焊接疤痕一直是罐體制作的難點。罐體對接時，罐體自重會導致半罐口部出現(xiàn)變形成為橢圓的現(xiàn)象，且兩個半罐的口部變形后的形狀也不一定相同，如何在對接時使兩個半罐的口部均為圓形成了罐體對接的關鍵。

根據(jù)罐體結構特點，制作了罐體對接專用胎型，將罐體落于胎型上后，胎型下母線在最上部，上母線在最下部，如圖4所示。胎型在兩半罐對接位置制作了兩個同罐體直徑一樣的圓形卡箍裝置，兩個卡箍裝置分別套在兩個半罐的口部，通過調(diào)節(jié)卡箍的收緊狀態(tài)，調(diào)整兩個半罐的圓度，最終完成兩個半罐的對接。此胎型的卡箍上配置的頂緊裝置一端卡在卡箍上，一端頂在罐體上，無需在罐體表面進行焊接，保證了罐體對接后對接縫兩邊的外觀質(zhì)量，很好的完成了罐體對接作業(yè)。

通過上述制造工藝難點的解決，我公司已成功完成新型80t級水泥罐車的樣車試制，驗證了制造工藝的可行性。制作完成后的車體如圖5所示。

結語

通過試制驗證，新型80t級水泥罐車的制造工藝能實現(xiàn)大錐度直錐圓截面斜底結構罐體的制造要求，且使鐵路大錐度罐體制造工藝在一定程度上有了突破，為大批量的生產(chǎn)做好了技術準備工作。

參考文獻

[1]熊大遠.實用鈑金技術手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.endprint