JQDS900型架桥机机臂箱梁的制作控制

摘要：目前，铁路运架设备主梁结构形式多为较长型箱型梁，该类型梁精度要求高，因此在制作过程中能够抓重点、突破控制难点，对提高产品质量、工效和降低生产成本显得尤为重要。本文以JQDS900型架桥机机臂为例，阐述了我公司在制作该产品过程中的一些控制项，仅供参考。

关键词：箱型梁 扭曲 旁弯 箱口错边

我公司从2004年起至今，先后承揽了JQ900A/B型和JQDS900型架桥机、YJ900型运架机等多种铁路运架设备，而每种型号设备的主梁均为较长型箱型梁。开始制作时，常常出现旁弯、扭曲超差、穿孔率低及箱口对接部位错台严重的现象，最终为满足产品使用进行了大量的返工，较严重地影响产品制作进度和质量。

经过近几年大量产品的制作和实践，公司在此类产品制作方面积累了一定的经验，通过过程控制大大提高了产品的一次交验合格率。JQDS900架桥机的主梁总长61140mm，截面尺寸分别为1600×830mm及2400×830mm（备注：变截面梁节），每列5个节段，共2列通过前/后横梁、中横梁进行连接（见图一）。在制作过程中，共有以下几个方面需得到重点控制：

图一：主梁示意图

一、箱梁的外形尺寸控制。

1.控制各节段内横隔板的外形尺寸加工精度，控制腹板中心距和箱梁高度尺寸；同时对减小箱梁扭曲及对构件变形拘束作用较柔性码板效果更明显。

2.根据主梁总长和预起拱要求，搭建拼配模胎。其中：拼配模胎的表面高度，根据预起拱高度及箱梁截面高度差确定。

拼配时，将5个节段的上盖板按图纸设计要求放置于拼配模胎，预留各节段的间隙，控制主梁总长和总宽尺寸。

将各零件在模胎上拼配到位，进行打底焊接后再行吊出模胎进行各节段的焊接，有利于统一控制主梁总长和调整各节段的间隙。

二、预防和解决箱口错边问题。

1.在分各节段进行焊接时，应系统安排从主梁整体的同一个方向，每个节段的箱口腹板与盖板四条主焊缝，一端直接焊接成型，另一端预留400mm长度不焊（如预留长度过短，易形成硬弯影响连接面平面度），在整体组装时用以调整两个节段之间的箱口对接错边量（如图二所示）。

图二：预留不焊的箱口部位示意

2.如整体焊接完成后组装时发现箱口对接存在错边量超过设计要求，特别是摩擦面连接的情况下，为保证摩擦面接触面积符合要求，应采取措施修正错边量，一般采取如下方法：

（1）保持一个箱口不动，将与其对接的箱口处腹板与盖板连接焊缝清根，长度根据错边量确定，不出现硬弯进行过渡，然后二次焊接，焊接完成的焊缝应安排进行无损检测。

（2）如错边量超差较小，可采取热矫正的方法，利用火焰加热，通过局部受热收缩的原理使箱口腹板收缩，相应减小错边量。

3.尽可能在拼配模胎中设计有单元件调节或箱口角点调节控制装置，保证期不受焊接收缩影响并易于拆卸。

三、预防和减小焊接变形

1.拼装时，适当刚性固定夹具（例如使用码板或加撑杆等），对构件进行刚性固定，限制构件自由度，以减小焊接变形量。

2.针对焊接顺序，应有明确的要求：

（1）由于越接近盖板强约束端，变形量越小，越接近开口自由端，变形量越大，所以在拼配为∏型后焊接横隔板的焊缝时，应先焊接隔板与盖板的焊缝，然后从下向上焊接隔板与腹板的焊缝。

（2）对箱型梁整体来说，为防止或减小构件的整体旁弯或扭曲，应当采取相对箱型梁中轴对称的方式，纵向焊缝同向焊接、同类焊缝对称焊接、先中间后两边、先里面后外面的原则，多人同时焊接时分段退焊的方式。

（3）箱型梁的四条主焊缝为多层多道焊时，应逐层对称焊接，不应将某条焊缝一次焊完后再焊接其他焊缝。

（4）箱型梁主焊缝为熔透焊缝时，尽可能采用腹板内部开坡口打底焊，外部清根焊的方式，便于操作和保证焊缝质量。

（5）通过控制板材平面度及在焊接时电弧指向或对中准确，使焊缝角度变形和盖板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致，有利于减小焊接引起的扭曲变形。

（6）焊接时，可适当采用锤击法释放应力，减小变形。

3.钢箱梁翻身，应制作专用的翻身工装，特别是焊缝为打底后吊出模胎时，由于构件刚性低，通过工装约束等方式减小由于自重或受外力造成的变形。

4.在钢箱梁制作工艺中，应预留钢箱梁焊接收缩变形的补偿量。

5.尽可能采用三维放样技术，确定箱型内的各隔板和加强肋的工艺尺寸，特别是变截面位置的横隔尺寸。

四、对变形的矫正

1.构件焊接完成后，应先通过时效振动进行应力均布及释放后，再行检测构件的变形计超差情况，如不做时效振动或先进行矫正，则可能会由于后期参与应力释放造成构件后续变形，从而造成出厂检测数据合格但到工地安装时发现不合格的情况出现。

2.对箱型梁的旁弯矫正一般采用火焰热烘矫正的方式，如旁弯超差较严重，可采取压配重和火焰矫正相结合的办法，但在矫正过程中，切忌用水速冷和多次反复矫正的情况出现。

另外，根据焊缝参与应力分布规律及火焰局部加热残余应力分布规律，在热矫正时，可采取先在腹板中性轴进行线状加热，后对旁弯供出部位进行三角形加热的方式，可提高热矫正的效率和效果。

3.对于超出公差要求的扭曲变形，目前只能通过热切割或机械加工方式局部破坏箱体结构进行调整的方式，工作量大且效果不明显，因此在制作过程中防止产生扭曲变形很重要。

五、对一次穿孔率的控制。

由于箱口连接形式基本上是内联接板+腹板+外联接板共3层的方式，如采用普通的零件分散打孔的方式，由于构件制作时存在焊接热变形等因素可能造成孔径、孔距尺寸或箱体外形的变化，组装时会出现一次穿孔率低需大量进行修孔的情况，而且经返修后的孔径已不符合设计要求，采取以下方式更有利于提高工效和一次穿孔率。

1.将所有联接板进行零件打孔，打孔可采取钻模板方式或数控机床加工的方式以保证孔径和孔位精度，其工效远远高于普通的钳工划线打孔。

2.对连接箱口部位，采取一端箱口直接加工孔，然后通过螺栓将联接板上紧，另一节段与其相配的箱口在组装时将联接板点焊，松开有孔节段的螺栓解体后，以联接板为钻模对未加工孔的节段箱口进行配钻孔（见图三）。

图三：2个节段梁配钻孔示意图

配钻的方案大大提高了穿孔率，有效避免了返工返修造成的质量成本，但应对配钻孔的联接板和箱口做相应的可追溯性标识，以便在工地时对应安装。

六、总结

通过以上方案的控制，公司制作的JQDS900架桥机主梁及其他类似结构的箱型梁一次交验合格率和生产工效得到了显著的提升，由于尺寸偏差、扭曲、旁弯、及一次穿孔率低等因素造成的质量损失本得到了有效控制。

参考文献：

[1]周昭伟：《焊工手册》98版――机械工业出版社。

[2]吴忠安：《谈箱型钢梁弯曲的火焰矫正方法》――中铁十一局六公司。

[3]朱福典：《大型钢箱梁制作要点探讨》――西安铁一院工程咨询监理有限公司。

[4]沈祖炎：《钢结构制作安装手册》――中国建筑工业出版社。