泰国机车车体架冷却室散热器座组焊变形控制

文/王斌，孙丽华·中车戚墅堰机车有限公司

泰国机车车体架冷却室散热器安装座是在原DF8B型机车的基础上进一步优化改进的。原DF8B型机车车体架冷却室散热器安装座，都是安装在大顶盖里的上弦梁上，如图1所示，而现设计制造的泰国机车，为了减轻机车自重，散热器安装座由10个减少至8个，并下移到侧壁的上弦梁上，如图2所示。这种设计，从表面看制作结构简单，但在实际制作时，会造成侧壁上弦梁产生很大的焊接变形，致使散热器安装座的开档尺寸忽大忽小，非常难以控制，所以必须采取相应的技术措施加以解决。

图1 散热器安装座安装在大顶盖上弦梁上

图2 散热器安装座安装在侧壁上弦梁上

存在的问题

散热器安装座下移到侧壁的上弦梁上，上弦梁采用尺寸为120mm×50mm×5mm的槽钢制作，设计时考虑到上弦梁强度不够，所以各增加两根尺寸为3730mm×60mm×50mm×6mm和3730mm×55mm×40mm×6mm的带焊接坡口的角钢，拼装焊接在冷却室两侧的上弦梁上，再加上上弦梁的蒙皮焊缝，这样在上弦梁共需要焊接8条横向焊缝，包括大角钢放在上弦梁有2条焊缝、小角钢与大角钢拼成方管有2条焊缝、冷却室上弦梁蒙上蒙皮的上下2条焊缝、安装雨檐的1条焊缝以及安装座上的1条焊缝，这里还不包括安装座的8条纵向焊缝，如图3所示。

图3 冷却室上弦梁上里外两侧7条横向焊缝

由于焊缝较多，在首台车体架总成时就预测到焊接变形量大，故焊接前在冷却室内支撑多根工艺撑管以减少焊接变形，但还是无法避免焊接应力造成的上弦梁开档忽大忽小问题，无法达到图纸要求的尺寸。当车体架流转到总组装台位，由于受到承载后也会产生一定的变形量，故上弦梁开档还会出现缩小或者扩大，进而导致散热器安装孔与上弦梁安装座孔对不上、固定螺栓不能穿、散热器无法安装到位等问题，造成比较大的质量返工，影响到产品的制作质量和生产进度。

解决措施

针对以上存在的问题，经过分析研究，决定对侧壁的正确定位、装配顺序、焊接规范、冷却室侧壁上弦开档（散热器梁宽度）尺寸、支撑点部位、安装座定位、火焰调修位置和焊接工艺要求等方面进行严格控制，确保质量提升。

车体总成侧壁组装顺序焊接要求

在车体架总成时，首先是侧壁定位，以车底架的中心为基准，将侧壁中心与车底架中心对齐，然后各立柱定位，立柱外盖面与车底架边梁盖板接齐，误差不大于0.5mm，并且用垂线测量侧壁各立柱的垂直度，立柱与车架上平面的垂直度不大于1.5mm，确保侧壁定位宽度与车底架的宽度尺寸2720mm，并且要用工艺撑管撑好，但冷却室中间的两根支撑开档要在2720mm的基础上增加8～10mm（考虑后续上弦梁焊接加强梁和蒙皮时的焊接变形），且必须支撑在侧壁冷却室立柱位置处的上弦梁和节板上方位置，如图4所示。

图4 冷却室工艺支撑位置

加强梁组装顺序焊接要求

在大顶盖定位焊接好后，开始组装冷却室左右两侧上弦梁上的4根角钢加强梁，先安装3730mm×60mm×50mm×6mm的角钢加强梁，底部加工的焊接坡口边与上弦梁外接平齐，点焊固定好，再分段焊接牢固；然后安装3730mm×55mm×40mm×6mm的角钢加强梁，点焊固定好，如图5所示。焊接上弦梁上的加强角钢时，必须2人同时从冷却室的中间部位向两端对称焊接，如图6所示，焊接速度、电流大小要基本一致，需要注意的是：外面的5条焊缝不能同时焊接，必须要一条一条分开进行（几条焊缝同时焊接热量集中，焊接变形量会更大），要先焊接大小梁两条拼接焊缝的下面一条焊缝，然后焊接上面一条焊缝，再焊接带坡口的3730mm×55mm×40mm×6mm的角钢加强梁，这样可以减轻焊接的变形量。焊接完毕待焊缝自然冷却到室温后，测量冷却室两侧上弦梁的内开档尺寸是否达到（2594±2）mm，合格后进行下道工序散热器安装座的定位安装。

图5 冷却室上弦梁上安装加强梁

图6 从冷却室的中间部位向两端焊接

散热器安装座定位焊接要求

安装散热器安装座采用专用安装靠模，安装8个安装座时，每个安装座的上平面要在同一水平面上，先安装靠动力室的6个，再移位安装靠辅助室的2个。安装座分段焊接牢固后，将安装靠模取下，装上2根自制的、长的专用工装夹具，如图7所示。此时是利用工装顶紧还是夹紧，需要根据测量的焊接变形尺寸大小来决定。

图7 焊接前装上专用大工装夹具控制变形量

固定工装夹具后，才能焊接每个安装座上的6条立焊缝，焊接完成后，待焊缝自然冷却到室温后，最好在冷却室的4个角上弦梁部位用火焰调修，这样可以消除上弦梁的部分焊接应力。把专用的夹紧工装拆除后，测量两侧安装座对称座孔中心的开档尺寸是否达到（2300±2）mm，如果座孔开档尺寸超差，就必须采用火焰调修法进行修整，尺寸合格后方可进入下道工序上弦梁侧面蒙皮安装。

火焰调修要求

火焰调修主要参数包括加热温度、氧气与丙烷火焰燃烧比、加热速度、冷却速度和火焰能率等。火焰调修时可通过观察加热区钢板颜色判断加热温度：薄褐色500℃左右，赤褐色600℃左右，暗樱红700℃左右，淡樱红800℃左右。泰国车上弦梁槽钢厚度在6～12mm时，应该采用中温加热钢板，加热温度为600～700℃，钢板颜色为赤褐色或者暗樱红色。如果是安装座孔的开档尺寸超差，首先要检查测量两侧上弦梁的直线度，如果上弦梁是内凹，就要加热上弦梁的内侧，如果上弦梁是外凸，就要加热上弦梁的外侧，加热面的大小根据变形量的大小来确定，如图8所示。

图8 对焊接变形的上弦梁进行火焰调修

结 束 语

通过以上措施，泰国机车车体架冷却室上弦梁焊接变形状况得到了有效控制，散热器安装座开档尺寸得到保证，车体架检验合格率从原来的82%提高到97.5%，提高了机车的整体产品质量和制作的工作效率，确保了后道工序的生产正常流转。