一种铁路货车焊接式牵引梁质量控制

杨钱 施磊 胡江 邹红亮 宾健

摘要：本文针对铁路货车焊接式牵引梁焊缝较密集易形成过大变形量，提出对焊接变形控制措施，实施效果良好。

关键词：焊接式牵引;梁焊接变形;工艺控制

公司于2021年初启动一批出口铁路货车生产，总订单共计1500余辆。2021年5月底完成第一批300余辆的生产，该产品出口澳大利亚，与一般国内产品不一样。全部采用澳洲的标准，产品质量要求高，牵引梁作为第一道工序，牵引梁质量的好坏直接影响后工序的正常开工，笔者对牵引梁前期的质量问题进行收集分析，并采取相应措施保证产品质量。

一、技术要求

牵引梁技术要求：

前、后从板工作面间距Amm±1.6mm

牵引梁腹板内腔距B（0，+3）mm

前从板内间距C（0，+3）mm

后从板内间距D（0，+5）mm

前从板座磨耗面与冲击端板间距Emm±2mm

牵引梁腹板平直度≤2mm，下盖板平面度≤1mm

二、产品制造难点

腹板前后从板焊完后因为焊接变形需要到备料进行油压调校调平腹板后才可以装配支板，且不能进行支板焊接，需完成牵引梁组装后在牵引梁翻焊台位上进行焊接，这样首先造成整个工艺流程较长，牵涉到生产厂地的转换，且需要专用调校设备;另外牵引梁组成整体后，内部空间较小，支板之间间距太小，不利于焊接作业，易造成焊接缺陷，且返工较困难。牵引梁下盖板焊完后产生了上翘，造成下盖板平面度超差，需在交检台位进行调校。牵引梁在生产制作过程中，围绕腹板、下盖板焊接变形的控制，成为牵引梁工序的关键。

三、质量控制措施

针对牵引梁技术要求中对关键尺寸的要求及产品结构特点，牵引梁制作的关键点在于：根据焊接变形的特点，采用合理的组装、焊接工艺、以及借助工装夹具，控制焊接变形，保证技术要求的实现

（一）焊接变形产生的原因及危害

焊接过程中，对焊件进行局部的、不均匀加热产生了焊接变形。焊后焊缝及其附近受热区的金属都发生缩短，即沿着焊缝长度方向的纵向收缩，和垂直焊缝方向的横向收缩，最终导致焊接结构的各种形式的变形：纵向收缩变形、横向收缩变形、弯曲变形、角变形、扭曲变形和波浪变形。焊接变形不仅影响焊接结构的尺寸和外形，还降低了结构的承载能力，甚至造成结构失稳，发生重大事故。

（二）焊接变形的控制措施

1、组装工艺控制

分析产生变形的原因：

根据腹板装配图分析，焊接后主要会产生两个主要变形：一是腹板与从板的弯曲变形，因为腹板较长，刚性较弱，在与从板焊接冷却后会产生较大的横向收缩，造成腹板产生弯曲变形。二是支板与腹板产生内凹变形，支板与腹板为单边焊接，支板刚性大于腹板，支板单边受热冷却收缩，腹板也会跟着收缩，最后造成腹板产生内凹。

制定措施：

根据对焊接变形产生的原因分析，采用反变形法加刚性固定法进行控制，制作装配焊接平台

焊接平台采用中厚板，中间开孔，然后将腹板放在上面，两边采用螺栓夹紧压铁固定，压铁开槽高度要小于腹板厚度，确保具有足够的夹紧力。

在如圖所示位置放上反变形垫块，笔者经过多次试验后得到反变形垫块厚度与焊后腹板平直度关系，笔者选用2mm垫块做反变形。采取焊接平台省掉腹板焊接变形调校工作，也可将支板焊缝一次焊接完成，保证焊接质量。

2、工艺撑的设置

在两块从板之间用长250*40*5钢材连接做为工艺支撑。在牵引梁整体焊接完最后交检工位再去除工艺撑，这样从板与支板、腹板就形成了一个整体，增加了工件刚性，焊接完成冷却后拆卸完螺栓，腹板平直度不会发生变化，便于后续牵引梁的组装，同时也能有效保证前、后从板工作面间距Amm±1.6mm的要求。

3、焊接工艺控制

从板与腹板坡口焊缝的焊接，主要是控制因焊接横向收缩产生的角变形，焊接时采取双人对称同步焊接的方式，采用多层多道，

由于从板开的坡口较大，与腹板板厚差较大特殊结构特点，难以形成较大的弯曲变形，而因重点控制角变形的产生，焊接时，要求两名焊工的焊接电流、电压保持基本一致，相对的两人焊接速度需保持一致，确保焊接热输入一致、同步，避免产生角变形。

牵引梁组对完成后上翻转焊接工位进行焊接，根据焊接技术要求及变形特点对焊接顺序进行控制，翻转90°先焊A处焊缝，再翻转180°焊接C处焊缝，焊完后装上加强筋板焊接B处和D处焊缝，最后完成加强筋板焊接。

采取这种焊接方式主要是根据技术要求A处和C处焊缝只要求焊平即可，B处和D处焊缝要求多层多道，从焊接角度上分析，焊角越大，焊接产生热量越大，焊缝冷却收缩量越大，所产生的变形越大。如果先焊接B、D处，那么B、D焊完后必然会产生较大的角变形使下盖板上翘，先焊A、C处焊完后会使下盖板下垂，相当于做了个反变形，这样能保证焊完后下盖板的平面度。

四、结束语

通过制定有效、合理的、组装、焊接工艺，牵引梁质量得到有效控制，完全技术要求，一次交验合格率96%，班产由1台提升到2台，对确保产品质量和交货期做出了关键性贡献。同时，为公司后续类似产品提供技术储备、指导生产，为公司在出口车市场的发展作出贡献。

参考文献：

[1]《冷作工工艺学》谷定来著机械工业出版社2009

[2]《焊接工艺500问》徐初雄著机械工业出版社2000