特种车型中梁组装操作及焊接优化

特种车型中梁组装操作及焊接优化

周永超 贾婷 陈海宽

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘要：特种车中梁作为重要的承重部件，对组装工艺要求和焊接工艺要求标准较高。单片梁采用碳弧气刨加工X型坡口，焊缝单侧熔深6.25mm,双侧焊缝长度大约68米，巨大的焊接量和热加工的开坡口形式造成了单片梁的变形。为了保证两个单片梁组装精度需焊接刚性约束和焊后调修，才能确保后续中梁组成顺利完成。整体鱼腹中梁组焊完成后，再进行精度调修最后交由下道工序，因此特种车鱼腹型中梁组装操作及焊接需进一步优化，已达到预期的组焊效果。

关键词：特种车 中梁焊接 产品质量 效率

针对特种车中梁的复杂结构，探索新的拼接结构方案，减少焊接变形和提升组装精度。优化焊接顺序、接头位置和焊缝交错布局最大限度的减少焊接应力。并通过工装样板对单件和整体部件辅助安装，减少划线的繁琐和误差影响。从而极大的提高生产效率和产品质量。

一、结合题目阐述立题的由来和依据或问题产生的原因等

（一）在生产过程中的组装问题

在实际生产中，针对特种车中梁特殊结构项目，中梁在特种车底架中起到了承重、牵引的重要作用，但是由于车间主要以成熟产品生产为主，所以当我们承接特种车生产制造导致场地、人员技能配备、制造手段等多方面问题。

(二)焊接过程中存在的问题

特种车中梁全长26488mm，采取500mm宽度的工字钢拼接而成，中间共计20道接口，拼接精度要求高、操作难度大，效率不足，特种车中梁全长26488mm，焊缝长度35米，焊前需要气刨10mmX型坡口，焊接及制备过程热输入量大，此外型钢长度20m，切割后应力释放导致变形大，单片中梁制造后变形大严重制约了特种车中梁制造精度提升。

（三）调修过程中存在的问题

特种车中梁全长26488mm，采取500mm宽度的工字钢拼接而成，中间共计20道焊缝。焊接及制备过程热输入量大，单片中梁制造后变形量大。由于中梁长度过长，采用工字钢拼接而成结构刚性大，只能采用火焰加热矫正的方法。操作人员工作环境恶劣，对操作人员的经验和技能要求较高，一般员工无法胜任。

（四）探伤时间长

中梁焊接完成后，一般材料必须在焊接自然冷却后探伤，通常要求焊缝及其母材温度范围在0-60摄氏度，按实际操作时间来控制，春秋季节不少于6小时、夏季5小时才能探伤。

由于中梁长度达26488mm，探伤操作时设备需要不断移动，所以探伤占用时间长，完成一个批次探伤需要10辆车才能完成焊缝探伤循环。

二、阐述解决的问题及所使用的方法等

（一）首先解决组装过程中存在的问题

重新进行产线布局调整，优化钻床、顶床、铆接设备等资源配置，改造车体附件工位，优化产。线布局，形成流水作业。面临的是组装方法，宽度500mm的工字钢需要在上下左右4个平面保证平齐。由于工字钢规格大，造成组对时移动和调整的难度大并且操作者工作强度大，需要设计一个全新的组对工装以提高组对精度和改善操作者的劳动强度。

我们制作组对工装，采取专用工装组对，保证工字钢组对完成后各个平面保证平齐，将以前用撬棍大锤调整组对的方式变成用螺纹微调的固定式工装大大提高了组对精度和效率。

同时考虑焊接后变形量问题，我们反复试验在变形位置预先设置反变形，通过反变形来抵消中梁焊接后的变形量，有效控制了焊接后中梁的变形量，为后续调修节约了大量成本。

（二）解决焊接过程中的问题

1、特种车中梁全长26488mm，焊缝长度35米，焊前需要气刨10mmX型坡口，焊接及制备过程热输入量大，此外型钢长度15m，切割后应力释放导致变形大，单片中梁制造后变形大严重制约了特种车中梁制造精度提升。本创新采取断续切割、反变形等操作手段减少变形调修工作量。针对特种车中梁的复杂结构，探索新的拼接结构方案，以期改为单根工字钢的拼接，减少35米长焊缝的制备调修工作量，极大提高生产效率。

2、中梁拼接时采用10mmX型坡口：焊缝首层打底采用焊接电流280-300A，焊接电压28-30V，气体流量Q=18-20L/min，干伸长度10-15mm提升根部熔合，盖面层焊接参数使用，焊接电流280-300A，焊接电压27-30V，气体流量Q=15-20L/min，干伸长度10-15mm；焊接方法，采用打底加盖面法焊接，打底层要采用直线运条法保证根部熔透，盖面层采用月牙形运条法既可以保证左右边缘的熔合，又可以保证与打底层的熔合，且方便操作，操作过程中焊枪向后倾斜75度左右，同时注意焊缝左右边缘停留时间，铁水补足防止咬边；

3、X型坡口的反面焊接时用碳弧气刨清根,清根一定要彻底,把未熔合部分完全去除,并且注意碳弧气刨碳棒与母材金属的距离不能过近防止母材夹碳的产生,如果因为操作不当产生夹碳时一定要把夹碳部位彻底去除干净后再进行下一步操作。焊接过程中注意控制电弧的停留时间，提升焊缝熔合及焊缝表面质量。

焊接时采用正确的焊接顺序能减少变形的产生，工字钢的横截面是一个“工”字采用把焊缝分成六小段的对称焊接顺序，使焊接变形相互抵消减少后续调修工作量；焊缝成分受熔合比的影响较大，所以在焊接时要严格控制熔合比和焊接速度，采用翻转中梁的方式把立焊和仰焊全部转换为平焊位置，降低了焊工的操作难度提高了工作效率和焊缝的合格率。

（三）解决焊接后调修问题

根据中梁模块的结构特点，焊接时调整反变形量节约后续调修作业。制订了专用的调修工艺，利用金属热胀冷缩和低碳钢淬硬倾向低的特点，调修时利用火焰喷枪加热待调修部位，然后用水冷或风冷的方法冷却加热部位这样既可抵消焊接变形使工件满足图纸要求。

(四)解决探伤时间问题

优化生产布局，中梁焊接完成后集中存放，集中完成探伤作业，节约了以前单根中梁探伤的等待时间，大大提高了作业效率。

三、阐述提高多少工作效率或创造多少效益等

完成调修工作量的数据，形成反变形工作量的试验，使调修效率提升30%。减少火焰调修部位，降低母材受热变形率，质量提升20%。合理的生产布局，工艺得到完善，提高了生产效率.

四、总结

综上所述，通过优化产线布局，改进特种车中梁拼接工艺解决了组装、焊接、调修等原因带给特种车中梁的变形，节约组对时间、焊接时间、调修时间，提升了特种车中梁的产品质量。

在后续中梁车生产中我们也正在应用，效益也在逐渐扩大。中梁工艺改进有利于整个产品质量提高，节约生产成本及人力成本。为以后特种车生产提供了基础数据，推进了制造工艺的不断提升。

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