淺談地鐵車輛轉向架構架螺紋的修復工藝

翟好璟

（成都中車四方軌道車輛有限公司，四川成都610101）

0 引言

隨著經濟的飛速發展，我國各大城市都在建設地鐵系統，對地鐵車輛進行定期檢修是保障乘客出行安全的關鍵環節之一。隨著地鐵車輛運營里程的累增，轉向架檢修成為地鐵車輛檢修的重中之重。構架作為轉向架的重要組成部分，承受和傳遞著車輛在運行中產生的各種不同方向的力，并緩和了運行中經常變化的力的作用，需作為重要部件進行檢修。調研各地鐵公司的架修修程可知，構架檢修普遍要求進行螺紋檢查，因此螺紋損傷修復工藝成為檢修的重點內容。

1 構架介紹

1.1 構架結構

成都地鐵1號線構架采用鋼板焊接H型結構，側梁采用箱型全鋼板焊接結構，與側梁相貫通的橫梁用無縫鋼管制成。無縫鋼管選用Q345D材質，設置兩個附加空氣室。

1.2 構架檢修

成都地鐵1號線構架需經過拋丸、探傷、螺紋檢查、附加空氣室氣密試驗、涂裝等工序的檢修。其中，螺紋檢查的要求為外觀檢查時螺紋外觀缺損累計不得超過3扣，且不得連續；通止規檢查時要求通規能全旋入，止規能在距端面5扣以內止住，且不得有明顯晃動。

2 構架螺紋的主要損傷形式

2.1 通止規檢測不合格

構架上本體螺紋使用通止規檢測時，會存在部分螺紋使用止規檢測不合格情況，此類問題的發生一般是初始加工精度不足、螺栓反復拆解磨損等原因造成，需采用加裝鋼絲螺套、塞焊加工等修復工藝。

2.2 螺紋滑絲

螺紋滑絲是螺栓在組裝和拆解過程中發生的常見故障，是指螺牙連接處由于受力過大或其他原因導致螺牙磨損而使螺牙無法咬合，螺紋連接處無法擰緊的情況。此類問題的發生一般是用力過猛、螺紋受力不平衡、螺紋磨損過大、材料質量太差等原因造成。螺栓組裝和拆解過程發生此類滑絲問題，一般采用震、敲、燒、沖、焊等方式進行拆解，拆解后使用絲錐進行溜絲，然后對其進行通止規檢查，不符合要求的螺紋需采取相應的修復工藝實施修復。常見的構架螺紋修復工藝有加裝鋼絲螺套修復工藝和塞焊修復工藝。

3 加裝鋼絲螺套修復工藝

3.1 鋼絲螺套介紹

鋼絲螺套是一種新型內螺紋緊固件，是用高強度、高精度、表面光潔的冷軋菱形不銹鋼絲精確成形的螺旋線圈，可嵌入金屬或非金屬材料的高強度、耐磨損、具有互換性的標準內螺紋，也可用于修復磨損或損壞的內螺紋孔。鋼絲螺套自由狀態下的直徑比其裝入的內螺紋稍大，裝配過程中安裝工具施加到安裝柄上的扭力使其引導圈直徑產生彈性收縮，從而進入預先用鋼絲螺套專用絲錐攻好絲的內螺紋孔中，鋼絲螺套產生類似彈簧膨脹的作用，使其牢固固定在螺紋孔內，不會隨螺釘的運動而運動。鋼絲螺套具有延長使用壽命、螺紋轉換、增加連接強度、增大受力面、增加螺紋連接承載力和抗疲勞強度、防銹死、耐磨、耐腐蝕、便于修復內螺紋等優點。

3.2 工藝流程

加裝鋼絲螺套修復工藝流程：選型→擴孔→攻絲→檢測→安裝→螺紋檢測。（1）選型。鋼絲螺套一般參照《普通型鋼絲螺套技術條件》（HB 5516—1996）、《安裝鋼絲螺套用內螺紋》（HB 5515—96）標準進行選型。鋼絲螺套的長度需參照構架基體螺紋的長度，標準中沒有相應規格的，需單獨定制鋼絲螺套。（2）擴孔。參照《安裝鋼絲螺套用內螺紋》（HB 5515—96）、《攻絲前鉆孔用麻花鉆直徑》（GB/T 20330—2006）標準選擇擴孔參數。擴孔設備一般選用數控鉆床、磁力鉆、手持電鉆等。數控鉆床的鉆孔精度較高，但是對于構架的定位要求也較高，一般檢修基地不具備此能力；磁力鉆便攜、精度高、使用范圍較廣，但是在檢修中只能適用于垂直孔鉆孔，并且需制作輔助工裝固定鉆機；手持電鉆使用靈活、精度低，但對技術人員的技術水平要求高。（3）攻絲。擴孔后的孔稱為底孔，底孔攻絲采用螺套絲錐（ST）攻絲，螺套絲錐選型參見《安裝鋼絲螺套用內螺紋》（HB 5515—96）。構架檢修一般采用機用絲錐進行手工攻絲，攻絲前需增加觀察基準，多方向檢查，以免歪斜；攻絲過程中需采用花生油潤滑；攻絲后需清理螺紋孔，一般采用壓縮空氣吹掃或者清洗劑清洗等方式。為使螺紋面更加光滑，采用絲錐涂抹研磨膏溜絲，增加螺紋表面的光潔度。（4）檢測。底孔攻絲完成后，檢測人員使用螺套通止規進行檢查，要求通規能全通，止規能在端面3扣以內止住，并且不得有明顯晃動（手試）。（5）安裝。安裝人員采用鋼絲螺套專用工具安裝鋼絲螺套，當鋼絲螺套端頭凹入構架端面0.5～1個螺距時，即安裝到位；有折斷槽的鋼絲螺套，需用去柄工具去除安裝柄，無折斷槽的鋼絲螺套不需進行沖斷操作。（6）螺紋檢測。檢測人員使用螺紋通止規檢查修復完成的螺紋，要求通規能全通，止規能在端面3扣以內止住，并且不得有明顯晃動（手試）。

4 塞焊修復工藝

4.1 焊接修復的優點

焊接修復是為了應對因結構及強度限制，無法使用換新件或內置鋼絲螺套等方法進行修復的狀況下使用的一種常見修復工藝，具有強度高、永久修復的優點。

4.2 塞焊修復工藝流程

以牽引電機安裝座螺紋孔（M24）為例，塞焊修復工藝流程為擴孔→焊修→劃線→鉆孔→外觀檢查→攻絲→檢測。（1）擴孔。在構架原螺紋基礎上進行擴孔，一般在原螺紋的基礎上擴大4 mm左右。擴孔時選用的磁力鉆機采用電機安裝座吸附固定。（2）焊修。螺紋孔塞焊對焊工的技能水平要求極高，操作難度較大。螺紋的深寬比是評價焊接修復條件好壞的重要指標，一般在堵孔塞焊時深寬比小于1的情況下，焊接條件較好，焊接質量容易得到保證；深寬比大于1時，焊接條件差，需采取相應措施。構架牽引電機螺紋孔（M24）擴孔后的深寬比為55/（24+4）≈1.96，塞焊條件較差，采用二氧化碳氣體保護焊。現有直徑為20 mm的焊槍保護套，受空間限制，焊接難度大。選用φ17 mm的細長型焊接保護套，能增大觀察空間，降低塞焊難度。本文選用松下500 A氣體保護焊機，進行MAG焊修，焊絲選用CHW-50C6（φ1.2 mm），使用500 A標配焊槍，配備自制細長型焊接保護套（φ17 mm）進行焊接。采用多層焊，每層焊接的焊接參數選擇分別為焊接電流190～210 A；焊接電壓23～25 V；氣體流量18～22 L/min。每層焊接均從孔的中間部位引弧，由內向外焊接，焊道寬度≥5 mm，后一層焊縫至少覆蓋前一層焊縫寬度的1/2以上，層間溫度控制在200 ℃內。每焊接完成一層后，需使用風鏟進行層間清理，徹底清除焊縫氧化皮。焊補完成后，需進行局部退火去應力處理，即使用氧乙炔火焰對座體整體加熱，加熱溫度控制在550～650 ℃（使用紅外測溫儀進行溫度測量），加熱時間保持0.5 h以上，空冷。（3）劃線。按照圖紙要求，兩個安裝螺紋孔中心距為（200±0.5）mm，以未損壞的螺紋孔為基準來劃線。劃線采用手工劃線方式。（4）鉆孔。參照《攻絲前鉆孔用麻花鉆直徑》（GB/T 20330—2006）標準選擇底孔直徑，然后選擇相應尺寸的莫氏錐柄麻花鉆。由于焊修后的材料硬度比原材料硬度高，鉆孔時的反沖擊力更大，需在電機安裝座上制作固定工裝用于固定磁力鉆，增加磁力鉆的吸附面積使其牢固可靠。（5）外觀檢查。檢測人員主要檢查孔壁塞焊的質量，表面無氣孔、夾渣等缺陷，若發現有缺陷，需塞焊后重新鉆孔。（6）攻絲。攻絲工藝同加裝鋼絲螺套修復工藝的攻絲工藝。（7）檢測。同加裝鋼絲螺套修復工藝的檢測。

5 修復工藝驗證

在正式修復產品件之前，需先制作模擬結構件，按照以上兩種工藝進行試修復，待操作人員連續修復3件以上工作試件且全部合格時，再開始實物修復。加裝鋼絲螺套工藝試修復的目的為驗證鉆機的固定方式、驗證螺套絲錐和機用絲錐的精度、驗證操作者攻絲的技能水平等。塞焊修復工藝試修復的目的為驗證塞焊修復工藝的可行性及修復效果、驗證焊工技能水平、驗證機用絲錐的精度、驗證鉆機的固定方式等。塞焊修復工藝一般需對塞焊試件切片進行MT探傷及目視檢查，若切片質量檢查不合格，需調整工藝重新進行塞焊驗證。

6 結語

本文通過對構架螺紋的兩種修復工藝分析得出：（1）利用加裝鋼絲螺套修復工藝可以快速修復損傷螺紋，修復工藝簡單靈活，適用于中小內螺紋修復。（2）利用塞焊修復工藝，可以解決構架螺紋孔損傷的修復問題，但是工藝復雜，操作難度大，適用于大內螺紋修復。（3）使用細長型焊槍噴嘴對于焊接空間受限的結構有較大幫助，可在一定程度上改善焊接條件。（4）在正式修復產品件之前，提前驗證操作人員技能及塞焊修復工藝是保證產品修復質量的重要手段。