轨道客车不锈钢车顶平度调修方法研究

轨道客车不锈钢车顶平度调修方法研究

沈建国刘冠男王汉卿

中国中车长春轨道客车股份有限公司吉林省长春市130062

摘要：随着现代交通的发展，在不锈钢材质的轨道客车车体生产过程中，由于车顶大部分构件均采用电弧焊，焊接后会不可避免的产生焊接变形，为保障产品质量，需要对变形的部分进行调修，本文主要针对车顶补强板平度调修采用的形式和方法进行了分析与研究，从而提高产品的实物质量，达到令客户满意的程度。

关键词：不锈钢；车顶钢结构；火焰调修

引言

墨尔本地铁项目是长客公司开辟澳洲地铁市场的首个项目，公司负责完成车辆设计、制造及交付工作。其车体钢结构是在香港沙中线平台车和北京16号线车体结构基础上进行设计研发的。项目共455辆，列车采用7辆编组，列车最高运营速度130km/h。

车辆设计的车体强度执行EN12663-1Category-P-Ⅱ标准，防火标准需要满足澳洲AS7529.3有关烟火毒方面的要求，车体焊接执行EN15085，焊接公差标准ISO13920中BF级，车体碰撞性能执行EN15227C-Ⅰ级标准，防水满足IEC61133标准。

在以香港沙中线和北京16号线车体结构为基础之上的新一代A型不锈钢车体，每列车共7辆编组，车顶、侧墙、端墙、车头结构等均做了一定调整。主要在前端吸能结构、车体梁柱结构两方面有较大的设计结构变更，在保障性能的同时又保障了减重效果。

1电弧焊接车顶补强板存在的问题

在电弧焊接车顶补强板后，产生焊接变形，尺寸无法保障，需要进行火焰调修，但由于焊接热量使补强板的内部应力无法释放，导致变形加重。在生产过程中，由于一位端翘起，高度超差，需要进行火焰调修，使内应力都集中到了点焊区域中间，最后导致边缘形成鼓包，累计变形量最大处约为20mm，严重影响后续工序的进行。

2火焰调修方案研究

车顶补强板弧焊后变形严重，无法交付下工序使用，需要对车顶进行调修。

2.1调修所需工具：氧乙炔烤枪、测温笔、记号笔、测量工具等。

2.2操作工艺过程

2.2.1利用调修工装或测量工具检测出组焊后的部件在室温下的变形趋势和具体数值。如该部件具有专用的调修夹具，则将该部件置于相应夹具中，找正位置；如该部件无专用调修夹具，则将该部件置于平台或马凳等支撑装置上，固定位置，并使该部件处于易于检测变形大小的位置。

2.2.2根据部件形状及变形断面、焊接部位，分析变形由哪一部位金属缩短造成。

2.2.3用记号笔（石笔）标出需要加热的部位及加热形状。

2.2.3.1依据部件结构及变形具体形式，确定是否需要施加机械外力。

2.2.3.2确定加热顺序：通常先矫正刚性大的部位，后矫正刚性小的部位。

2.2.4确定调修的加热温度

依据部件材质、部件结构及变形具体形式确定调修的加热温度。通常，加热温度的上限不得超过钢的原始回火温度，更不能超过相变临界点。为了提高调修效果，可以加宽或加大加热区，但不允许提高加热的温度。

2.2.5火焰矫正对材料性能的影响主要取决于所使用的火焰温度和冷却速度。

2.2.5.1301LN系列不锈钢的火焰加热温度要求

当温度不超过700℃时，随着加热温度的升高，301LN（1/2H、1/4H、1/8H、1/16H）不锈钢的微观组织由孪晶形态的奥氏体和一定量的应变马氏体组成，加热温度对微观组织没有产生显著的影响。

对于301LN（1/8H、1/16H）变形强化程度稍低的材料，当加热温度不超过700℃时，其强度指标、抗弯曲塑形指标、抗腐蚀能力均没有显著变化，故火焰调修的最高温度可为700℃。

对于301LN-1/4H变形强化程度稍高的材料，尽管加热温度不超过700℃时，其强度指标和抗弯曲塑形指标没有发生显著变化；但温度超过600℃时，腐蚀表面开始出现轻微的腐蚀沟现象，所以火焰调修的最高温度应以低于600℃为宜。

对于301LN-1/2H材料，因其变形强化程度最高，产生的应变马氏体含量较高，当加热温度达到700℃时，其抗弯曲塑形指标没有发生显著变化，但抗拉强度和屈服强度损失严重；当温度超过600℃后，腐蚀现象比较明显，应尽量避免火焰调修，若需调修矫形，其加热温度不应超过550℃。

2.2.5.2A588GR.A低碳钢的火焰加热温度要求

对于A588GR.A材料变形的加热温度上限为：点、线状加热，加热温度≤800℃；除点、线状以外的其他形状的加热，加热温度≤700℃。

2.2.5.3变形小的零部件，加热温度在2.2.5.1和2.2.5.2的基础上适当降低。

2.2.6准备好烤枪及测温笔后，分两种情形按下列要求进行加热。

2.2.6.1两人配合操作

加热过程由两人配合完成，即一人操作烤枪进行缓慢加热，烤枪的操作如图1所示，另一人进行测温。

2.2.6.2单人操作

加热与测温由一人完成，即操作者操作烤枪进行加热的同时，负责测温操作，操作时同样要求缓慢加热。

2.2.6.3测温操作

操作者凭借调修理论及经验，结合现场加热过程，依据加热的时间及加热位置的大小判断被加热部件的温度，提前预测部件的温度，一定要在部件接近规定的温度之前，用温度笔或红外线测温枪进行测试，在快达到规定温度之前应放缓加热的速度，以防超出规定温度，缓慢加热直至达到预定的加热温度为止。

图1烤枪的操作示意图

2.2.7完成加热后，在现场进行将被调修部件冷却至室温，为提高调修效率，可适当采用水冷或风冷提高冷却速度。

2.2.8检测冷却后的部件相关形位尺寸，合格后进行下道工序；不合格，则重复上述步骤直至调修合格。

总结：

通过对墨尔本车顶在后续生产中焊接变形以及火焰调修后尺寸数据的大量积累，在车顶骨架工序开始控制变形，而且通过调整焊接工序，减少短时间内大量的焊接工作，逐步达到后续整车的少调修和不调修，提升了产品的质量，满足了客户的需求。

参考文献：

[1]《轨道列车用不锈钢薄板焊接件火焰调修应力状态研究》（2017年）薛海峰《焊接技术》

[2]《不锈钢车体板梁结构火焰调修技术研究》（2016年）黄坤《金属加工》