鐵路貨車長大側梁的組裝與焊接研究

莊林　由學勝　朱然然

摘 要：制造鐵路貨車、地鐵的過程中經常使用長大側梁作為關鍵部件，本文就焊接長大側梁中產生變形導致質量下降這一問題做出一些探討。

關鍵詞：鐵路貨車;長大側梁;組裝焊接

一、側梁的焊接標準

導框搖動座。立柱磨耗板和側架滑槽磨耗板等部件組成了鐵路貨車側架，能夠焊接這類貨車側架的工裝設備多種多樣，智能扳機、電動葫蘆等都是完成焊接作業的得力幫手，焊接完成的長大側梁都由橋式起重機吊走運送。對于側梁的焊接有以下幾個標準：（1）焊接件組間隙只容許1mm的差距，鉚接件則差距不容許超過0.5mm。（2）10mm是各點固焊長度的起始數值，可以超過但不能低于此數值。（3）不可以組裝不達標料件。（4）只有在有基準的情況下才可以組裝不同部件。（5）焊絲表面要保持絕對的清潔度。（6）焊接組焊件時保證處于水平位[1]。

二、裝配側梁的工藝技術

（一）組裝工藝

首先胎膜的位置應該放置側梁端部腹板，隔著定位塊，同時壓緊固定斜楔。以中心線為基準，同時應該保持胎膜部分有中間兩塊側梁腹板，要想完成接下來的開坡口操作就必須使用手提式坡口機，組裝中的焊縫只容許2mm的間隙。完全拼接兩塊腹板后，標注腹板邊緣線在側梁腹板上，有效的利用半自動火焰切割機沿著邊緣線切除掉預留余量的腹板空間，并打磨切割口。對接組裝側梁腹板和端部腹板，預留2mm的間隙，保證有合理均勻的焊縫間隙，焊接不均衡會使焊接撓度發生產生差錯[2]。

（二）焊接方法

（1）在焊接前清理20mm左右的坡口上的油污，有效的打磨定位焊兩端使之成為斜坡狀，有效熔合定位焊和焊接環節焊縫，打磨工作完畢后，有效的清理干凈坡口。（2）焊槍的角度要找好，有兩種MAG的的焊法，分為左焊法和右焊法。左焊法適用于板厚不打，觀察熔池簡單，焊縫清晰明了。左焊法適合外觀成型優良，但對于焊槍傾角要求適度，不允許太小，太小會導致熔深不足，應傾斜到85度到90度之間。（3）運條方法。未開坡口的以免在焊接電弧的時候要格外注意，往返運條選擇直線，焊接電弧盡量要小，保證運條均勻，前進速度應該保持中速，熔池的覆蓋面積應該保持在三分之二，余下電弧放置于熔池前，融化和擊穿根部坡口，形成熔孔。在焊接過程中，要保證大小統一的熔孔外形。注意坡口根部和熔池變化是否有異狀，熔孔太小，熔根熔合不理想，熔孔大，則會燒穿。熔孔直徑應該保持2mm間隙以上，焊縫高坡應該保持在不超過母材坡口的2mm大小[3]。

（三）月牙形運條法

月牙形運條法和圓圈運條法適用于蓋面層，鐵液應該保證處于電弧后，不然融化的金屬無法深度進入焊縫之中嗎，僅僅流于表面，造成假焊現象，無法完全熔合層間，擺動幅度要保持相同頻率，均勻運條速度，對于坡口兩側實際熔化的情況要密切注意，焊接過程中藥在坡口兩側停頓一會，為了能夠有效熔合焊縫兩側，預防咬邊問題，為保證有效熔合，確保坡口邊緣小于熔池邊緣1mm。

（四）吊具在徹底完成正面后翻邊

以砂輪機清理完成作業后的焊接面，掃清焊接的缺陷位置，反面焊接需要仔細檢查焊縫直線度，避免燒穿。

三、側梁組成組焊

（一）組裝側梁

組裝側梁主要是相互組裝上邊梁和側梁底板等不同配件，臥裝側梁，橫向定位和定緊裝置的胎膜能夠保證撓度，而且可以保證側梁底板和腹板的強度。上邊梁和側梁腹板以及腹板端板保持2mm的間隙，圓弧位置組裝間隙保持5mm寬度，其余位置間隙保持3mm的寬度。上邊梁一般預制撓度大小為25mm，應該放置組裝到胎中，之后組裝臺需要拼接起側梁腹板和側梁底板，從中心不斷夾緊兩邊，確保腹板平整，不允許絲桿頂緊力過大，要保留2mm縫隙，在進行點焊，隨后組裝的同時接角柱，完成組裝進行焊接[4]。

（二）控制焊接變形

組裝胎需要焊接的分散特點部分，會釋放一定的殘余應力，殘余應力是因為自相平衡化解外力或起伏波動大的溫度場等作用后仍存在于物體內的內應力，在機械切割和強化工藝中都會產生這種應力，這種應力集中存在，會大大降低焊接接頭的疲勞壽命，焊接構件會因為大量殘余應力的釋放，而產生塑性變形，這種變形一般都是永久性的。翻焊胎一般焊接上通和下通長焊縫，首先焊接腹板和上邊梁焊縫，然后焊接腹板和底板，再接著焊剩余的部分。側梁部分要設立千斤頂定壓設備。只要消除焊縫和其熱影響區的殘余應力，分散應力集中，就可以達到防止焊接變形。焊接中控制變形的方法有：（1）采用反變形的辦法（2）用小錘子敲擊焊道中間（3）焊接順序合理的排序（4）利用工卡具剛性固定（5）分析回彈常數

四、結束語

綜上所述，鐵路貨車、地鐵長大側梁由于其結構特殊，難以控制組裝質量和焊接變形的程度，焊接過程中受到不均勻溫度場的被焊工件產生的扭曲形狀稱為焊接變形。焊接瞬時變形指的是一種根據溫度變化而產生變化的焊接狀態，焊接變形影響結構安裝精度，降低結構的承載能力的原因是變形過大。所有熔化式焊接存在殘余應力在焊縫和熱影響區，焊接構件的變形、開裂并降低其承載力的原因是因為殘余應力的存在而導致的，解決應力集中問題的方法是消除焊縫及其熱影響區殘余應力，可以杜絕焊接變形。通過采用上述焊接工藝，有限的控制側梁的焊接變形，保證了焊接的質量[5]。

參考文獻：

[1]侯養海.長大平車用4軸焊接構架制造工藝[J].機車車輛工藝，2017（01）：23-24.

[2]劉文飛. 鐵路重載通用敞車車體疲勞強度評估及結構優化研究[D].北京交通大學，2019.

[3]王錫安，王哲，孫寶金.40t軸重鐵路貨車側架的工藝設計與優化[J].鑄造設備與工藝，2014（01）：23-25.

[4]宋博，謝黎明，靳嵐.鐵路貨車車體靜強度試驗臺研制[J].機械研究與應用，2017，30（02）：140-142.

[5]向金蘭，曾京，彭莘宇，李浩.鐵道貨車車輪輪徑差與輪軌力關系的研究[J].華東交通大學學報，2020，37（01）：9-14.