符合TSI標(biāo)準(zhǔn)的雙層動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架側(cè)梁下蓋板工藝放量研究

曹 競(jìng)，譚 鑫

(中車株機(jī)公司轉(zhuǎn)向架事業(yè)部，湖南 株洲 412000)

0 引言

符合TSI標(biāo)準(zhǔn)的雙層動(dòng)車組(以下簡(jiǎn)稱雙層動(dòng)車組)是國(guó)產(chǎn)軌道交通裝備挺進(jìn)歐洲市場(chǎng)的新型產(chǎn)品，大量采用輕量化設(shè)計(jì)與全新結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求極高。焊接作業(yè)過程中由于焊接過程中的變形及后續(xù)殘余應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的焊接板料的變形，將會(huì)導(dǎo)致原始的板料產(chǎn)生波浪變形、角變形、彎曲變形、收縮變形、扭曲變形等。為使零部件達(dá)到設(shè)計(jì)要求的尺寸，在進(jìn)行焊接作業(yè)前，須對(duì)焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出合理的工藝放量。

本文以雙層動(dòng)車組下蓋板組成工藝放量進(jìn)行研究，并提出可供后續(xù)項(xiàng)目進(jìn)行借鑒的下蓋板工藝放量。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

雙層動(dòng)車組側(cè)梁下蓋板組成由中間下蓋板、轉(zhuǎn)臂定位座、端部下蓋板、端部補(bǔ)板等部件組成，總體板厚約20 mm，總長(zhǎng)約2 900 mm，如圖1所示。

圖1 雙層動(dòng)車組下蓋板組成

其中，端部下蓋板結(jié)構(gòu)與常規(guī)地鐵項(xiàng)目存在較大差異性：常規(guī)地鐵項(xiàng)目的端部下蓋板結(jié)構(gòu)由圓彈簧導(dǎo)筒及多塊端部下蓋板等獨(dú)立零部件組焊而成，但為了提升雙層動(dòng)車組項(xiàng)目整體強(qiáng)度，將圓彈簧導(dǎo)筒與端部下蓋板設(shè)計(jì)為整體鍛件。下蓋板組成焊后的圓彈簧導(dǎo)筒、轉(zhuǎn)臂定位座、端部補(bǔ)板等部件將整體加工，單邊允許加工量為3 mm，相較下蓋板2 900 mm的總長(zhǎng)，尺寸精度要求極高。故工藝放量的控制重、難點(diǎn)在保證總長(zhǎng)的前提下，確保圓彈簧導(dǎo)筒、轉(zhuǎn)臂定位座、端部補(bǔ)板的焊后尺寸。

2 工藝放量研究

2.1 雙層動(dòng)車組原始放量

為減少焊接收縮變形導(dǎo)致的尺寸偏差，對(duì)雙層動(dòng)車組的下蓋板組成的各零部件進(jìn)行放量。本項(xiàng)目側(cè)梁下蓋板板厚總體約為20 mm，按照事業(yè)部中薄板對(duì)接焊縫“12.5%板厚”的內(nèi)部放量經(jīng)驗(yàn)，對(duì)接焊縫兩側(cè)零部件x向尺寸均放量2.5 mm，具體放量尺寸如表1所示，反映到具體各部件的放量位置如圖2所示。中間下蓋板處放量了6 mm，端部下蓋板在端部放量5 mm。

圖2 原始放量尺寸示意圖

表1 原始下蓋板的放量表 單位：mm

2.2 原始放量存在的問題

焊后經(jīng)三維檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該放量總體長(zhǎng)度較為合理，其端部補(bǔ)板的加工量得到有效保證，梁體總成符合設(shè)計(jì)圖紙要求，說(shuō)明事業(yè)部中薄板對(duì)接焊縫“12.5%板厚”的內(nèi)部放量經(jīng)驗(yàn)仍有效。但該工藝放量將端部下蓋板長(zhǎng)度尺寸均放量在端部下蓋板端部，未能充分考慮側(cè)梁焊縫焊接后的收縮量，導(dǎo)致下蓋板組成焊接、側(cè)梁內(nèi)部焊縫焊接、側(cè)梁主焊縫焊接后的圓彈簧導(dǎo)筒中心距離尺寸偏差嚴(yán)重，導(dǎo)致單邊加工量最大達(dá)6 mm，極大地超出了2 mm的允許偏差值。

2.3 工藝放量變更

1)現(xiàn)場(chǎng)焊接變形情況收集：跟蹤梁體在下蓋板組焊前、下蓋板組焊后、側(cè)梁內(nèi)部焊縫焊接后、側(cè)梁主焊縫焊接后、側(cè)梁附件焊接后等5個(gè)影響縱向側(cè)梁收縮變形工序的變形情況，如表2所示。

表2 各工序縱向變形收縮跟蹤 單位：mm

2)根據(jù)各工序變形情況，重新修訂工藝放量。將端部下蓋板放量5 mm重新修訂為端部放量3 mm，靠近側(cè)梁中心側(cè)放量2 mm，最后形成工藝放量，如圖3所示。

圖3 修訂后的放量示意圖

3)持續(xù)跟蹤修正后工藝放量的實(shí)際收縮情況，重新進(jìn)行工藝驗(yàn)證。圖4為優(yōu)化放量后的圓彈簧導(dǎo)筒加工前劃線檢查示意圖，圓彈簧導(dǎo)筒兩側(cè)加工量均勻(均為3 mm左右)。其結(jié)果表明，該放量合理，圓彈簧導(dǎo)筒附近加工量符合設(shè)計(jì)圖紙要求，其梁體總長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求。

圖4 優(yōu)化放量后的圓彈簧導(dǎo)筒加工前劃線檢查示意圖

3 結(jié)語(yǔ)

1)轉(zhuǎn)向架事業(yè)部最新放量經(jīng)驗(yàn)公式：中薄板對(duì)接焊縫按照“12.5%板厚”放量對(duì)本項(xiàng)目適用，具備一定的推廣意義。

2)制定工藝放量時(shí)，應(yīng)對(duì)后續(xù)工序中涉及到焊接變形的所有工序進(jìn)行全面分析評(píng)估，尤其要注意后續(xù)梁體長(zhǎng)度方向需要加工的部位，須提前預(yù)估加工量。

3)類似雙層動(dòng)車組下蓋板組成的結(jié)構(gòu)，其放量不能將放量均放在端部，須在前后均進(jìn)行放量。