電力機車車體側墻焊接結構及工藝分析

李歡 張志丹 高海旭

摘要∶本文從車體側墻方面入手，對電力機車的焊接結構進行了分析，并通過試驗分析了焊接環節所需采用的方法、材料以及相關規范等等，確定了能夠從變形量方面，減少對大型鋼板和梁結構影響的焊接工藝，進而為電力機車提供了與設計質量要求相符的車體側墻結構。

關鍵詞：車體側墻;焊接結構;焊接工藝

一、焊接結構介紹

在焊接側墻結構的過程中所應用的大型板結構和梁焊接結構都是最典型的，整個側墻的長度和高度分別為14094mm和2512mm。由于采用了6mm板厚的Q345E梁，所以更易出現焊接變形。在總組焊接側墻之前，需要先組焊框架以及小骨架等結構。

二、焊接工藝介紹

（一）焊接方法選擇

電力機車采用了具有良好焊性的Q235A型側墻結構部件。由于3-4mm厚的板極易出現變形，因此需要采用線能量較小、規格并不大的焊絲。H08Mn2SiA的焊絲具有φ1.0的直徑。

表2為其機械性能。想要降低飛濺，具有良好的熔深和美觀的焊縫，就需要采用φ1.0 φ（Ar）80%+的富氬氣體來保護焊。

三、分析焊接工藝

（一）確定焊接工藝參數

選用了焊性良好、3-4mm厚的母材板，并在工裝上固定，由于平焊部位有大量焊縫，因此需要按照如下規范進行焊接：采用160-200A、23-26V的電流和電壓;采用10-12mm伸長度的焊絲，采用10～15 L/min4流量的富氬氣體。

（二）焊接工藝要點

1.立柱的組焊

在立柱中組焊壓型槽鋼和板時，需要對中間900mm進行連續角焊，因此縱橫向收縮的焊縫形成的壓應力，會導致焊接后的立柱在亞型槽鋼反面形成大約6mm的撓度。所以，在焊接完立柱后需要進行火焰調平，將中性焰氧乙炔應用于壓型槽背面，烤8-10個對稱點，同時需要在中間位置采用F型螺紋進行立柱壓平，并在空氣中對其進行冷卻，調節立柱高度不超過2mm/2 m。

2.焊接窗上板、窗下板

在側墻上焊接完窗上下板的剩余零組件后，需要在底加上對其進行吊裝，通過焊接其與后端墻以及司機室等后，能夠實現對框架結構的焊成，然后可以借助漲拉蒙皮焊接工藝，也就是采用大約8t的液壓力依次拉緊窗的上下板，并通入12-18V、5000-6000A的電壓和電流來進行加熱，由于港版自身具有能夠發熱的電阻，在經過8-12min通電后，窗上下板能夠達到大約80℃的溫度。加熱停止，通過多個起動的汽缸能夠在側墻骨架上壓緊窗上下板，并且能夠在立柱、上下橫梁等之間進行快速塞焊，然后等待其冷卻到室溫。如此，將拉應力預置到窗上下板，能夠避免窗上下板與頂板、下橫梁和底架等的連續焊縫對接，避免了壓應力的產生，使窗上下板具有了平整的外觀。

3.切割采光窗口

在焊接完側墻和其他車體部件之后，需要對其進行調磨，然后借助熱影響區和熱變形不大的等離子弧工藝對窗上板進行開孔，用于對鋼化玻璃進行安裝。

（三）焊接工藝要點

（1）小骨架組焊

想要從變形量和預置撓度方面，實現對骨架影響的減少，促進工作效率的提升，就需要以5個小骨架來劃分側墻骨架，并將其組焊到剛性夾具上，最后在側墻總組焊夾具上對大骨架進行組焊。

（2）上弦梁焊接

整個上弦梁為13735mm長，拼接面有4塊，內、外板錯開了200rm的拼接位置。由于焊縫會收縮，因此需要采用相關工藝放長20mm上弦梁。首先在定位焊接工裝部位時，需要放入4塊內板，任意焊縫的預留間隙為2-3mm，并且需要對焊接墊板進行裝焊，然后需要做好對肋板的裝入、壓緊和焊接。外板的裝入需要等到焊縫冷卻后，任意對接外板的焊縫需要預留的間隙為2-3mm。并且需要組好對焊接墊板的焊裝，在焊定位完成后，需要在焊縫內對接內外板，等到焊縫焊接完畢后，才能夠對兩條長焊縫進行焊接。由于存在過長的焊縫，因此，想要保證梁體不會出現扭曲，就需要按照500-700mm的長度，采用分中分段的方法來退焊長焊縫。任意長焊縫都需要進行兩層焊接。

等到焊縫溫度冷卻后，需要在平臺內放入梁體來矯正火焰，需要加熱氧乙炔，并采用風冷矯正法。首先，需要按照先立彎后旁彎的順序來進行調節，然后按照線狀和三角形來對立彎矯正進行加熱，采用550-600℃的溫度和25-35mm的線寬來進行矯正，最后在線兩側進行三角加熱。

可以通過線狀加熱來矯正旁彎，按照300-500mm的向距進而200mm的線寬來進行加熱。尤其注意，想要實現對死彎的避免，加熱時需要盡可能做到多次錯開。

雖然，另一根上具有與此根梁結構不同的懸梁，采用可以采用相同的焊接工藝。

（四）側墻組焊

由于焊接會出現收縮，并且需要采用相關工藝來放量連接在側向和后端墻的蒙皮25mm。首先需要在側墻拼接蒙皮板，然后在側墻總組裝臺放入蒙皮板，想要全面的焊透蒙皮，嚴格控制蒙皮板之間的縫隙不超過2-3mm，想要保證蒙皮板不會出現焊接變形和焊接裂縫，就需要按照6-10mm長度來定位焊，焊后切勿對定位焊縫進行敲擊，只能夠在焊縫兩側進行敲擊。按照100-150的間距來定位焊。然后需要在工裝中吊入組成的上線梁。施焊需要在定位后進行，工裝中只能放入5片小骨架，骨架之間需要保持2mm的間隙，然后小骨架梁的焊接需要在龍門壓緊裝置壓緊后進行，兩個人在進行焊接的過程中，需要向兩側進行對稱焊接。

結束語：

電力機車最重要的車體鋼結構組成部分就是側墻結構，主要包含了側墻版以及不同的縱橫梁組焊等。通過組裝其與底架、連接橫梁以及后端墻等結構，能夠實現對承載結構整個框架的組建，所以部分載荷必須由側墻分擔。立式百葉窗整齊地排列在車體縱向左右墻，百葉窗中的大氣由過濾網進行塵埃過濾，然后輸入到車體內，用于實現對各種設備的冷卻。側墻上部的窗口是固定的，用于安裝鋼化玻璃來進行采光。同時電力機車車體的側墻是外露的，因此其必須具有平整、美觀的外表。這些都加大了設計和制造側墻的難度。因此需要從車體側墻方面入手，對電力機車的焊接結構和工藝進行研究。

參考文獻：

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