不锈钢车体底架鱼腹侧墙骨架焊接工艺研究

不锈钢车体底架鱼腹侧墙骨架焊接工艺研究

李松 孙俊亚 吴浩 李达 卑建龙 路守暾

天津中车唐车轨道车辆有限公司 天津市  300300

摘要：出口不锈钢双层车车体为大载重高强度车体，板梁式结构，大量采用熔焊焊接，与以往不锈钢车体截然不同，而双层车底架结构与传统底架结构完全不同，是带有鱼腹侧墙、鱼腹底架的船型结构。双层轨道客车的结构较为复杂，在结构上与普通地铁、客车差别较大，无论是长度、高度、宽度、重量、承载能力都远超过国内地铁、铁路客车，在制造难度上远超前者。北美项目中城轨车结构与国内地铁项目城轨车结构相比，有较大变动，双层不锈钢车底架结构特殊，底架呈鱼腹形状，此种结构是以往我们公司生产的鱼腹底架中从没遇到过的，底架呈鱼腹形状，而且和其它的鱼腹底架区别很大，此车有804㎜高的侧墙在底架上，这就是底架两侧的鱼腹侧墙。

关键词：双层不锈钢车 底架 鱼腹侧墙 焊接变形控制

正文：

一、前言

双层不锈钢车的鱼腹侧墙骨架平面度超差是较难控制的尺寸项点，焊接变形产生原因复杂，其中鱼腹侧墙骨架平面度是严重影响车辆外观质量的原因之一，因此必须对此加以重视并采取措施加以解决。

底架两侧的鱼腹侧墙是侧墙的一部分，为外露表面，外观质量尤为重要，平面度要求也同侧墙平面度，均为1.5㎜/m。故而对鱼腹侧墙骨架平面度的要求更高1㎜/m，而且鱼腹骨架还不允许采用火焰调俢，这样给鱼腹侧墙骨架的制作带来很大的难度，对此有必要加以深入的研究与探讨，不断提高双层不锈钢车的整体质量。对底架鱼腹侧墙骨架问题进行分析：

1.1鱼腹侧墙骨架各梁、柱之间连接的焊缝形式均为三面焊接的角焊缝，没有对称的焊缝，焊接完成后势必给鱼腹侧墙骨架带来严重的弯曲变形、扭曲变形和角变形。为保证强度要求，鱼腹侧墙骨架组成后不允许采用火焰调俢。结构的特殊性、弧焊焊缝的焊接变形、调俢方法的限制等各方面因素给鱼腹侧墙的制作带来了非常大的难度；

1.2鱼腹侧墙骨架的整个制作过程中，保证鱼腹侧墙骨架的平面度，控制变形和寻求合理的调修手段成为鱼腹侧墙骨架制作的首要问题，也是值得我们研究的课题。

二、底架鱼腹侧墙骨架焊接变形控制措施

2.1合理设计制造工艺流程

工艺流程如下：组装框架梁与框架梁里面立柱--焊接框架梁与框架梁里面立柱--调修框架梁--鱼腹侧墙骨架组装--鱼腹侧墙骨架焊接--鱼腹侧墙骨架调俢--安装鱼腹侧墙板--电阻焊。

（1）边框组成焊接首先完成立柱与补强边梁组成之间的点焊，然后点焊边梁与立柱，最后点焊边梁与补强边梁。因边框组成在鱼腹骨架胎位焊接时对鱼腹侧墙骨架组成影响较大（边框板厚0.197in，立柱与帽形纵梁板厚分别为0.079in和0.098in），为保证鱼腹骨架尺寸及后续调修，先将边框组成内侧下部分焊接完成后调平，在鱼腹骨架胎位上再焊接边框组成外侧下部分焊缝，最后焊接边框组成内侧上部分焊缝，以达到焊接变形抵消的目的。

（2）挠度变形调修：使用千斤顶将边梁顶出反挠度120mm，期间使用尼龙锤进行锤击，并静置3小时，松开千斤顶后测量数据，不合格继续使用同样方式进行调修，直至合格。

平面度调修：在底架鱼腹侧墙组成工装上进行调修，使用链镐、顶镐、尼龙锤等工具进行调修，对于平面度凸出位置使用链镐向下拉、低洼位置使用顶镐定，期间使用尼龙锤锤击，直至调修合格。

（3）鱼腹侧墙骨架组装-鱼腹侧墙骨架焊接

（4）鱼腹侧墙骨架调俢，挠度调修：将两端固定在工装上，中部使用顶镐进行顶紧，并用尼龙锤进行锤击；对于局部超差位置，使用自制工装配合液压千斤顶进行调修；对于立柱折边下榻问题，在没有帽型纵梁马蹄位置可以使用机械调修进行调修，对于有马蹄位置无法进行机械调修，最终通过使用TIG点固方式保证了平面度，其中骨架一半位置使用TIG进行点固，另一半未使用TIG进行点固。后续试验，将立柱翻边做成上翘0.8-1mm进行试制。

（5）安装鱼腹侧墙板-电阻焊

2.2分析结构和焊缝形式，设计反变形

判断焊缝焊接完成后产生的变形趋势，在施焊前做好反变形用来抵消焊接时产生的焊接变形，减小工件的调修量，保证鱼腹侧墙骨架的平面度。调整焊缝的焊接顺序如下：

将鱼腹侧墙骨架看成是一个整体结构，焊缝要从整体考虑，尽量将焊缝规划成对称焊缝，使焊缝对称收缩，减少焊接变形。如：将框架梁和框架梁里面立柱下端的焊缝在组装框架梁时焊接、上端的焊缝留在组装鱼腹侧墙骨架时焊接，这样鱼腹侧墙骨架的焊缝基本成对称焊缝，变形量很小。制作工装，优化调修方法。

    为了保证结构的强度，产生焊接变形后不能采用火焰调俢，这样给调修带来很大的困难。为了保证调修质量，根据现场情况和工件的大小制作调修用的龙门架，配合千斤顶进行调俢，通过实验确定调修时的支撑点和压紧点位置，确定调修压紧时的工件过赢量，做到“矫枉过正”，确定鱼腹侧墙骨架在发生弯曲变形、扭曲变形和角变形等多种变形时的调修方法，通过实验要摸索出一套成熟的调修方法，并对调俢方法进行固化。

三、底架鱼腹侧墙骨架焊接变形效果检查

对电阻焊完成后的鱼腹侧墙板进行检测检测结果如下：一位鱼腹侧墙用一米长的平尺检测了60次，有6处不平度超差1.5㎜，合格率为90%。二位鱼腹侧墙用一米长的平尺检测了60次，有3处不平度超差1.5㎜，合格率为95%。不平度超差位置基本都在鱼腹侧墙的两端，因为鱼腹侧墙两端横梁和纵梁间隔比较小，而且还有横梁，调俢完成后回弹比较严重造成的，以后要重点控制，提高鱼腹侧墙两端的不平度。调修鱼腹侧墙由原来的6个班次降低到2个班次。

为了提高电阻焊的效率又将鱼腹侧墙骨架和鱼腹侧墙板的电阻焊接调整到铜台上进行焊接，这样的调整既满足了质量要求又显著的提高了上产效率，焊接一片鱼腹侧墙由原来的8个班次降低到2个班次。

底架鱼腹侧墙骨架焊接变形得到控制，表面平面度合格率提高，调修量较原先减少42.5%，降低了职工的工作强度，提高生产效率。按照一个班次3人调修，共计减少：10*3*8*45=10800h工时。底架外观质量得到优化，提升提高了客户的满意度，间接提升了市场认可度，为巩固和拓展市场，提高产品价值打下良好基础。

四、总结

综上所述，双层不锈钢车底架鱼腹侧墙骨架焊接变形通过优化工艺后，员工的可操作性强，降低了员工的劳动强度，生产效率得到显著提高。

参考文献：

[1] 贾鹏-《双层不锈钢车体底架制造工艺》-《数字化用户》，2018年，第13期

[2] 赵明花、刘玉民-《城市轨道车辆不锈钢车体的研发》-《城市轨道交通研究》-2004年，第1期

[3] 袁超-《不锈钢地铁车辆底架制造工艺》-《金属加热加工》-2017年[4] 窦光旭、王卫朝-《不锈钢车体制造技术》-《机车车辆工艺》-2005年

[4] 王旭东-《谈地铁不锈钢车车体及其国产化》-《地铁车辆》-2000年