摘要：交叉杆是K6转向架上关键配件之一，焊接是交叉杆最关键工序。焊接质量的好坏是交叉杆性能的重要指标之一，探伤工序是检验焊接质量的重要手段，也是保证焊接质量的重要手段。是影响交叉杆性能的关键因素
关键词：交叉杆 焊接 打磨 一体机
转K2 , K6型转向架是我公司开发的最高运行速度为120 km/h的新型转向架。该转向架采用了美国标准车辆转向架公司的交叉支撑装置，主要由上交叉杆、下交叉杆、轴向橡胶垫、锁紧板、双耳垫圈、螺栓等构成。组装时通过上下交叉杆端部的轴向橡胶垫与侧架上的4个支撑座进行连接并使用IO_ 9级高强度螺栓和双耳垫圈固定交叉杆。上、下交叉杆中部焊有扣板，利用2组M12螺栓、螺母、平垫圈将扣板紧固，同时把螺母铆接固定，把上、下交叉杆固定成f个整体。使2个侧架在水平面内实现弹性交叉连接，达到控制两侧架之间的剪切变形和菱形变形的目的。交叉杆由交叉杆杆身、交叉杆端头、交叉杆扣板等部件构成，
1关键项点的工艺措施
1.1材质的控制
交叉杆杆身材质按照美方要求含碳量为0. 08%一0.13%，有一45℃低温冲击的性能要求，冲击功为20 J；压型难度大。经过和生产厂家共同分析、研究，购置了一批冷拔钢管进行试验，在生产过程中发现压型后端面和中间窝的内、外表面存在裂纹。经过齐车公司检测中心和北满特殊钢股份有限公司检测分析，内表面裂纹主要是由于原材料非金属夹杂物和表面的麻斑、凹坑和滑伤等缺陷所致；外表面裂纹主要发生在压型曲率半径最大处，原因是该处应力过大。经过有限元强度计算，在5t载荷下，两端压窝最大应力为233 MPa，对交叉杆进行强度试验时，在4．2 t载荷下，交叉杆两端压窝实测最大应力为217 MPa，而钢管材料的屈服强度不小于240 MPa，两者数值比较接近。为此必须控制热处理方式，使得强度和塑性指标匹配，保证压型不出现裂纹。
通过对美国钢管和三种国产钢管按照国家标准进行压扁试验，美国钢管两端出现小裂纹，裂纹开裂走向沿晶界方向，深度约0．10 mm。主要原因是美国的钢管是热轧状态交货，其最大脱碳层深度达到0．33 mm。国产钢管出现微裂。针对上述情况，对照美国标准和生产过程中出现的问题，对钢管标准进行了修订：即美国要求的最大碳当量为0．34，调整为o．30；6，≥24％，调整为反≥28％；热轧管调整为冷拔管，并重新确定了压扁试验标准，即压扁时钢管内壁贴靠。同时还对钢管提出了精炼要求，对钢材中的非金属夹杂物级别和气体氧含量也提出了要求。
1.2交叉杆的焊接
交叉杆焊接采用药芯焊丝气体保护焊。焊丝为AwsE81Ti—Nil，保护气体为焊接用C02，，该方法具有气渣联合保护作用，能有效地保证焊缝质量。美国某公司生产的交叉杆，交叉杆端头小端插入交叉杆杆身后两者间隙为2．2 mm，问隙过大。为了提高焊接质量，对交叉杆端头小端的加工尺寸进行了调整，使二者间隙在0．5mm以内。焊接时首先将在夹具压完中间窝的交叉杆杆身放在交叉杆组对工装上，进行点固焊。焊接完成后通过交叉杆焊接专机完成焊接，通过焊后打磨消除应力。
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焊后打磨的工序，由于没有成行的打磨设备，采用人工打磨。主要存在很多难以解决的问题。
首先工作效率慢，影响整个交叉杆的工艺节拍。
其次打磨质量难以控制，打磨表面存在棱角。交叉杆的焊缝成型后为环形，依靠操作者手工打磨，无法保证圆滑过渡，存在不同程度的棱角。难以起到对焊接应力的消除。焊缝与与杆体间的圆滑过度，难以保证。经常因为操作者的操作失误，伤及杆体造成废品。
最后焊后打磨过程中，发现气孔或凹下等缺陷时，需要焊接专机重新装夹焊接，存在二次定位问题，造成补焊位置与质量不良。
为降低废品，提高产品质量。经反复讨论、制定方案、试验，最终完成了交叉杆焊接打磨一体机技术改造。
本次改造的主要是在交叉杆双枪环焊缝专机的基础上，通过技术改造。使双枪环焊缝专机具备了焊接及打磨的功能。通过一次装夹定位实现焊接及打磨的功能避免了补焊过程中二次定位存在的误差。
利用双枪环焊缝专机的自动旋转的功能，加上后加装的打磨装置。实现了焊缝、及焊缝与杆体件的圆滑过渡。不存在任何棱角。 避免了操作者的操作失误，伤及杆体造成废品。
经过改造后的交叉杆焊接打磨一体机。提升了生产效率，将原来的生产瓶颈解决。效率提升了12倍以上。降低了劳动强度。交叉杆焊接打磨一体机主要由交叉杆双枪环焊缝专机及滑轨机构、支撑夹紧机构、仿形机构、砂轮等四部分组成。交叉杆焊接打磨一体机，经多批次验证，工艺成熟，降低了大量人工和费用。
2保证质量的相关措施
为保证制造质量，按照AAR M一1003要求建立了交叉支撑产品质量保证体系，该体系包括质量保证手册、交叉杆质量保证程序手册两部分，确保从原材料的采购、接收、产品制造直至发运的各种环节都能得到有效的控制和管理。按照生产工艺流程，交叉杆质量保证程序手册建立了检验和试验计划、原材料控制以及交叉杆组焊及成品等8个程序,20个检验点、17种工序控制记录。
针对交叉杆焊接工艺的特殊性，进行了焊工理论和实作培训，只有取得合格证的人员才可以上岗操作，同时为强化对过程因素的控制，确保组焊质量，在质量程序控制的基础上，又把这道工序纳入到公司级的质量控制点进行管理和控制。
3结论
(1)经过生产验证，上述改进方案能够满足交叉杆制造的技术要求。
(2)疲劳试验表明，交叉杆能够满足疲劳强度的要求。
(3)对交叉杆疲劳试验的多次失效分析证明，原材料的夹渣、端头焊缝的末焊透、裂纹、夹渣以及杆身压型处的裂纹等缺陷将会直接造成交叉杆提前失效。为 保证提速货车的运用安全，提高对交叉杆的原材料、焊接质量、冲压韧性的 检测能力，应使用更加先进成熟的工艺保证产品质量。
论文作者:郝福军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
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