SDA2型内燃机车转向架构架制造工艺分析

　　SDA2型内燃机车转向架构架制造工艺分析 　　【摘 要】根据SDA2型燃机车构架的焊接质量要求和结构特点，分析生产过程中出现的各类技术难点，进而制定出合理的构架整体制造工艺方案，有效确保该车型构架的组焊质量。 　　【关键词】SDA2型内燃机车；构架；制造工艺 　　0 前言 　　SDA2型内燃机车是南车戚墅堰机车有限公司与澳大利亚Pacific National公司联合设计、推出的新一代适用于窄轨铁路的交-直-交电传动干线货运内燃机车。它集成了世界一流的设计理念和先进的机车制造技术，是我国目前出口至发达国家牵引功率最大、最环保的大功率窄轨内燃机车。 　　转向架是机车的安全件之一，而作为焊接部件的构架不仅是转向架其他部件的安装基础，同时还要承受和传递机车在运行中产生的不同类型的动、静载荷，是一个复杂交变载荷作用下的重要受力部件。[1]因此，其制造质量直接关系到整车运行的安全。 　　1 结构特点及制造工艺流程 　　1.1 结构特点 　　SDA2型内燃机车构架结构图及主要尺寸如图1所示。从图1中可以看到，构架主要由左、右侧梁（各1只）、横梁（2只）、后端梁（1只）、制动座一（2只）、制动座二（4只）上导向梁（2只）、下导向梁（2只）组成，其中由横梁、后端梁和左右侧梁组成构架H型框架。 　　1.2 制造工艺流程 　　2 制造难点及解决措施 　　2.1 侧梁工艺难点分析 　　侧梁截面为箱型结构，从上方俯看，中间隔板设计较多，厚重而重心相对较低，刚性较大；两端隔板较少而重心相对较高，刚性较小，焊接变形更难控制。构件的焊接变形，不仅会影响生产工艺流程的正常进行，而且会降低结构承载能力，影响结构的尺寸精度与外形。[2]为解决这一问题，设计采用整体长度方向的刚性固定装置即侧梁组焊胎以减少收缩量（如图3所示）。在侧梁下盖板上由于存在6个较大的弹簧安装孔，导致焊接收缩较大，通过几次试验，确定并预留整体长度收缩量为12mm，即约为2/1000的收缩比率。 　　对于侧梁的整体直线的控制而言，由于其内腔隔板较多且多设计成复合焊缝，焊接热输入量大，变形无可避免。尤其是当焊接焊缝的第一层时，相对自由度大，刚性小，极易引起较大旁弯、挠曲变形。因此，对其焊接变形方向的考虑后，焊接顺序决定为以中心隔板开始施焊，以两名焊工同时对称向两侧开始焊接，使焊接应力均匀分布在两侧，变形量也随之对称。另一方面，侧梁下盖板平面度要求为2mm，增加每段空腔内部刚性支撑，焊接收缩量预留量为2mm，即在图纸设计尺寸279mm±1基础上，立板与下盖板间距定位尺寸改为282mm，焊接完成冷却后，经测量，采取以上措施后，侧梁扭曲变形在3mm以内，平面度在278-279mm的可控范围内。 　　对于侧梁的主焊缝焊接而言，为提高生产效率，采用焊接机器人进行焊接。由于焊材选择药芯焊丝，在打底焊缝时，极易出现根部未焊透情况。经过分析和多次试验对比，发现机器人在焊接打底焊时焊接速度偏慢且电压偏高，电弧热量没有完全作用在待焊接头上，焊丝未能完全抵达坡口的根部即开始施焊，大部分电弧热量作用在熔池上，导致熔深不够，产生未焊透现象。采取的优化措施是同时提高焊接速度和降低电弧电压，来以此保证焊接线能量不变，焊缝接头质量不受影响。另一方面，对焊接枪头控制其倾斜一定的角度，以45°±2°最为理想，具有最好的焊接可达性，既能保证焊丝尽可能抵达坡口根部开始熔化，又能保证焊接位置始终保证在PA，形成良好的焊缝外观，顺利的解决根部未焊透现象的发生。 　　2.2 横梁工艺难点分析 　　横梁的组焊过程是先将横梁框架和立柱分别组焊完，再将两根立柱组焊到横梁框架上，完成整个横梁的焊接。由于立柱焊接完成后，已经确定了横梁中心线位置，在总成焊接时，为保证构架在宽度方向上的整体收缩能够尽可能与此线重合，需将横梁组焊后两端进行机加工。以两根立柱的中心线作为横梁中心线，向两侧的长度尺寸均分，预留横梁整体焊接收缩余量为2mm，即两端各1mm。焊接完成后，配合适当的火焰调修工序，可完全保证横梁整体尺寸基本符合图纸要求。 　　3 构架总成 　　构架总成工序最难控制的是构架的四角平面度，此型号构架的设计要求是整体平面度控制在4mm以内。为解决这一难点，首先构架组装时等高块的基准位置与机加工车间划线位置统一。侧梁与横梁和后端梁装配时注意三根梁与侧梁之间的间隙均匀，控制在2mm以内，用以保证后续焊接收缩量一致。定位焊好后，在侧梁两端用“工“字型夹具将侧梁压紧在组装平台上，再开始焊接各梁与侧梁的对接坡口焊缝，立板间的角焊缝，防止侧梁受热后两端翘起；其次，各配件组装完毕后，将构架整体压紧在焊接翻转胎上进行焊接，按照先焊横梁、后端梁与测梁连接的短焊缝，再焊接长焊缝，最后焊正反面配件，以抵消正反面的焊接变形。 　　4 结束语 　　采用以上工艺生产的SDA2型转向架构架，其尺寸和性能满足设计要求，质量稳定。通过与国外专家共同合作的过程中，消化吸收了其先进的焊接质量控制理念和焊接工艺，提升了公司焊接技术水平。同时，该型号通过了铁科院标准下的各项性能测试，满足了在澳大利亚铁路系统运行的各项要求。 　　【参考文献】 　　[1]王挺，杨闯，郭淑琴.HXD3型电力机车转向架构架焊接工艺研究[J].机车车辆工艺，2011. 　　[2]史耀武.焊接手册[M].3版.北京：机械工业出版社，2007. 　　[责任编辑：汤静]