A型车车体钢结构组焊工艺浅析

黄越

摘 要  A型车车体钢结构，主要由底架、司机室、侧墙、后端墙、顶盖等组成。其工艺难点为流线型司机室和弧形侧墙结构。本文主要介绍了根据该车车体钢结构特点而制定的合理的组焊工艺。

关键词  车体钢结构  底架  司机室  组焊工艺

1 前言

A型车是为中国铁路总公司开发研制的新型动力集中动车组的交流传动电动动力车。该动车组可用于既有线路，时速160公里，可以提高客运列车的档次和速度，同时与高铁列车相比又具有很好的经济性。由于在材质、结构和尺寸等多方面进行了减重优化设计。因此在车体钢结构组焊时，制定合理的组焊工艺具有重要意义。

2  车体钢结构主要结构及尺寸参数

2.1车体钢结构概述

A型车车体钢结构，主要由底架、左右一体式侧墙、后端墙、司机室、活动梁、顶盖、前围板、排障器及牵引缓冲装置等部件组成。其中，底架由前后端部、前后旁承梁、变压器梁、边梁、底架盖板等组成;流线型司机室则由司机室板梁和司机室后墙组成;整车顶盖由顶盖（一）、顶盖（二）、顶盖（三）组成，均为铝合金材质。司机室、侧墙、后端墙均与底架焊接，顶盖通过侧墙上悬梁上活螺座把接，可拆卸，方便车内柜体设备吊装，密封胶条可多次重复使用并保持其密封性能。

2.2尺寸参数

车体长度（前后端面）             18107     mm

车体宽度 （最宽位置）      3360      mm

顶盖距轨面高度                   4433      mm

前端車钩中心线距轨面高度             mm

3  车体组焊工艺

3.1底架组焊工艺

与传统电力机车相比，本车底架依然采用前后端部、前后旁承梁、变压器梁五大部分组合的结构。其中，前后旁承梁装配为敞口结构，焊接时极易产生较大焊接变形，故将旁承梁与端部和部分边梁组成大端部进行焊接。底架便分为了前后大端部、变压器梁三大部分。

由于本车采用Q460E低合金高强度钢，焊接收缩率要比传统的Q345E钢材的焊接收缩率小，故底架放量要比传统焊接工艺要小。经工艺分析决定，底架长度方向，在前大端部工装上前端板与前旁承梁中心之间工艺放量+4mm;在底架组对工装前后旁承梁中心之间工艺放量+8mm（变压器梁不放量）;在后大端部工装上后端板与后旁承梁中心之间工艺放量+4mm。底架宽度方向，旁承座之间工艺放量+4mm。

底架三大部分组焊完成后，依次将变压器梁装配、前后大端部吊入底架组对工装相应位置，正面朝上，调整位置，保证牵引销和旁承座定位孔与底架组对工装上定位销贴合。再将两侧中间段边梁吊运至底架组对工装，调整好位置，焊接边梁与前后大端部、变压器梁及各个小梁之间的焊缝。待正反两面的焊缝焊接完成后，进行底架挠度调修，为保证图纸要求车体钢结构组焊后挠度值（前后旁承中间）6-11mm，底架组焊后挠度值应为7-13mm。

3.2 司机室组焊工艺

由于本车司机室钢结构呈流线型，且后续安装玻璃钢头罩精度又要求较高，所以司机室内主要弯梁结构、左右侧墙结构等均使用工装来保证图纸尺寸及工艺要求。

为了保证司机室后续玻璃钢头罩准确安装，司机室侧墙上方梁装配使用工装保证组焊尺寸。其中，梁装配内单件梁下料时，采用分段拼接方案，带弧形段压型后使用样板检测压型准确性，符合压型样板后方可进行后续组焊工序。司机室内其他弯梁装配，采用相同工艺方案进行组焊。

司机室侧墙、司机室后墙、各梁装配组焊完成后，吊入司机室整体组对工装，按照相应位置放入工装，靠紧定位挡，调整侧墙及后墙的垂直度，夹具夹紧，焊接各连接位置焊缝。焊接完成后，使用整体检测工装检测司机室头罩各安装面，保证钢结构安装面轮廓与检测工装一致，并使用工装组对头罩安装座，确保位置准确。

司机室组焊关键项点：①为了保证后续头罩安装，各个安装面及头罩安装座均需使用工装检测修复，以达到相关工艺要求。②为了保证操作台安装，司机室内前大弯梁使用工装组焊，组焊时轮廓需要严格控制，单件压型需要使用样板检测。③各窗组焊完成后，使用木模严格检测，确保外形符合图纸要求，方便后续各窗安装。④严格控制司机室侧墙和后墙的垂直度，保证司机室安装后各配合尺寸均匀。⑤蒙皮拼接处打磨平滑，拼接处100%煤油试验，防止漏点存在，如有漏点需按照返修规程进行返修，直至合格。

3.3侧墙组焊工艺

由于侧墙结构为弧形，与传统的电力机车不同，无法进行蒙皮拉伸，且侧墙蒙皮厚度为2mm，为了保证焊接质量，特采用激光焊。

激光焊是一种以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的方法。焊接过程属于热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。激光焊具有热输入低，焊接变形小等特点。

为保证侧墙与底架配合良好，侧墙骨架组焊时需要预制挠度并对侧墙上悬梁长度进行放量。侧墙上悬梁采用分段拼接方案，中间段不预制挠度，其余段在拼接位置预制相应挠度（根据底架相应挠度画图计算拼接位置挠度值）;上悬梁长度方向放量+30mm（司机室端不放量，保证门框心线到司机室后墙距离）。后续车体组焊时现场研配。预制挠度后，夹具夹紧，焊接侧墙骨架之间的焊缝。待分段蒙皮之间激光焊后，侧墙骨架吊运至蒙皮上方，调整位置，夹具压紧，点焊固定，保证蒙皮与骨架之间无间隙后进行激光焊。

3.4车体组焊工艺

底架挠度调整完成后，吊运司机室钢结构至底架相应位置，调整司机室位置，使其外形符合底架端部外形曲线，符合与开闭机构工装配合工艺要求，调整后使用螺丝拉撑固定，焊接司机室与底架之间焊缝;吊运侧墙装配至底架相应位置，调整侧墙直线度和垂直度，同时保证侧墙门框中心线和底架车梯中心线对齐，使用螺丝拉撑固定，焊接侧墙与底架之间焊缝、侧墙与司机室之间焊缝;吊运后端墙装配至底架相应位置，调整后端墙位置及垂直度，保证门框中心和底架心线重合，定位后焊接后端墙与底架、后端墙与侧墙之间的焊缝;安装活动梁后，将顶盖（一）、顶盖（二）、顶盖（三）分别吊运至侧墙上方预装，现场配焊活螺座;安装前围板及排障器，保证前围板和底架前端部轮廓圆滑过渡、排障器与开闭机构工装间隙符合工艺要求。

4 结 论

A型车车体钢结构由流线型司机室、弧形侧墙、底架等结构组成。本文主要介绍了该机车的结构特点及组焊工艺。由于在材质、结构和尺寸等方面进行了减重优化设计，生产时制定合理的组焊工艺具有重要意义，对同类型电力机车的钢结构制造有着积极的指导意义。

参考文献

[1]  方洪渊.《焊接结构学》.机械工业出版社， 2008。

[2]  周振丰.张文钺.焊接冶金与金属焊接性[M].北京：机械工业出版社，1987。

[3] 赵熹华.焊接结构.哈尔滨工业大学.机械工业出版社，1988.3