提速客車(chē)轉向架(CW-1(2)、206KP（WP）SW160、209HS)構架大部分都是由鋼板焊接而成，對焊縫性能方面的質(zhì)量要求極高。轉向架構架受到動(dòng)載荷相當大，構架的損壞絕大多數是由于焊縫處的疲勞裂紋引起，因而焊縫是構架耐久性的薄弱環(huán)節。在轉向架構架的設計制造時(shí)，必須重視提高焊縫的疲勞強度。通過(guò)對四個(gè)廠(chǎng)的評估發(fā)現，目前轉向架構架焊接工藝還不能完全滿(mǎn)足設計要求，構架焊縫的質(zhì)量較差，焊縫的疲勞強度普遍偏低，直接影響到構架的壽命。就提高焊接轉向架疲勞強度方面提出以下個(gè)人觀(guān)點(diǎn)和建議：
一、提高焊接構架的設計質(zhì)量，降低構架的制造難度
在焊接構架的設計時(shí)，工藝人員應積極配合設計人員，使焊縫的設計更合理，焊接工藝性更好。同時(shí)設計人員應參與焊接工藝評審和評定工作，以驗證焊接工藝能否達到設計要求。從而使焊接接頭的設計和焊縫布局更趨合理。
1、構架焊縫的設計和構架焊接應注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
⑴應保證構架上的作用力均勻分布，避免不必要的應力集中；
⑵受力大的部位和拉應力區，盡量不布置焊縫，對不可避免的焊縫應盡量布置在低應力區或受壓應力區；
⑶拉應力區的角焊縫應設計成雙角焊縫或單邊V型焊透焊縫 ，壓應力區的焊縫設計成單邊V型焊縫；
⑷對截面變化較大的部位應采取較大的過(guò)渡半徑，去除棱邊和溝槽等，避免急劇的截面過(guò)渡；
⑸側梁、橫梁設計時(shí)，應盡量減少焊縫，上、下蓋板對接等焊縫，應采用為全焊透焊縫，并要注明焊縫的探傷方法和標準；
⑹當不同板厚進(jìn)行對接接頭設計時(shí)，應對厚板部分進(jìn)行削平處理，并對焊縫進(jìn)行打磨處理，使焊接處圓滑過(guò)渡；
⑺構架主要焊縫的表面質(zhì)量要保證，要通過(guò)優(yōu)化焊接工藝和焊后焊縫表面處理工藝，改善焊縫表面的幾何形狀，減少焊縫表面的應力集中和表面缺陷；
⑻提高構架的焊縫質(zhì)量，消除焊縫表面和內在的缺陷。
2、為了提高構架的疲勞強度，在焊接構架設計和構架生產(chǎn)時(shí)還應注意：
⑴優(yōu)先選用對接焊縫，盡可能少用角焊縫；
⑵采用角焊縫時(shí)，最好采用雙面焊縫，避免使用單面焊縫；
⑶角焊縫焊接時(shí)，特別是側梁、橫梁、搖枕等角焊縫應盡量采用船形位置進(jìn)行焊接，實(shí)現理想的凹型焊縫；上、下蓋板等部位的端面焊縫，焊接時(shí)盡量采用不等腰焊縫；
⑷采用帶有搭接蓋板的搭接接頭，盡量不用偏心搭接；
⑸將焊縫設計在低應力區，高應力區盡量不設計焊縫；
⑹構架焊接時(shí)，應盡量降低焊縫表面的應力集中；減少構架的焊接變形和殘余應力；嚴格控制焊接線(xiàn)能量，確保焊縫力學(xué)性能達到設計要求；嚴格執行焊接工藝，盡量減少焊接缺陷；
⑺容易產(chǎn)生疲勞的焊縫部位應首先焊接，以有利于焊接殘余應力的釋放，避免應力集中。
二、加強轉向架用材料的研究和選用
1、加強構架原材料的選用工作。
⑴目前，提速客車(chē)普遍采用16Mn、16MnR、Q345B等材料，這些材料的力學(xué)性能和焊接性能較為穩定。但是這些材料的化學(xué)成份變化較大，低溫沖擊韌性較差，對焊接構架的疲勞強度影響較大，這一點(diǎn)戚所已通過(guò)試驗得到證實(shí)。為了提高轉向架構架的疲勞壽命，建議鐵道部組織相關(guān)單位對轉向架材料進(jìn)行研究，選用一種強度適當、韌性好、焊接性能好。疲勞強度高的材料取代目前的16 Mn（或16MnR）材料，戚所的初步研究表明，我國現有的材料Q345E（相當于16Mq、14MnNbq）材料，力學(xué)性能和疲勞強度都優(yōu)于16Mn材料。為了使這一材料盡快應用于構架生產(chǎn)上去，應加大研究的力度和深度，為構架的設計提供科學(xué)的依據。
⑵加強鑄鋼材料的研究。SW-160構架部分零部件采用鑄鋼件，減少了焊縫數量，提高了構架的可靠性，但目前鑄鋼件大部分采用ZG230-450，該種材料性能較差。B級鋼材料化學(xué)成份易控制，可焊性好，低溫沖擊值較高，疲勞強度較高，建議提速客車(chē)采用B級鋼鑄件取代目前的ZG230-450。同時(shí)還要不斷研究開(kāi)發(fā)高強度、可焊性好的鑄件。為高速車(chē)焊接構架的生產(chǎn)做好技術(shù)準備。
⑶要加強桿件類(lèi)材料的研究。目前，提高客車(chē)桿件類(lèi)材料大部分采用Q235A、45#鋼、40Cr調質(zhì)鋼等材料，在過(guò)去的使用過(guò)程中，都發(fā)生了不同的質(zhì)量問(wèn)題，影響了鐵路的行車(chē)安全。建議部里組織相關(guān)單位對桿件類(lèi)材料的力學(xué)性能、熱處理工藝、探傷工藝和焊接工藝進(jìn)行研究，并制定相關(guān)標準，盡快提高桿件類(lèi)零部件的質(zhì)量。
2、加強構架新材料的研究。
為了適應高速列車(chē)運行要求，必須研究新的輕型高強度材料，以達到減輕重量提高疲勞強度的目的，建議部里組織相關(guān)單位對低合金高強鋼、細晶粒結構鋼、不銹鋼等材料應用到轉向架上的可行性進(jìn)行研究。同時(shí)，還要重點(diǎn)研究這些鋼的缺口敏感性，為開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的焊接構架提供理論依據。
3、制訂材料采購技術(shù)標準，確保材料質(zhì)量達到設計要求。
我國目前的材料標準要求較低，部分材料的性能、成份波動(dòng)較大，給構架生產(chǎn)帶來(lái)很大困難，為此建議：⑴制訂嚴格的材料技術(shù)標準，鐵道部組織定點(diǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)；⑵各工廠(chǎng)要對進(jìn)廠(chǎng)材料進(jìn)行復驗，并將復驗報告存檔；⑶對重要零部件材料采用超聲波探傷檢查；⑷對構架原材料應進(jìn)行預處理，防止表面生銹，影響材料質(zhì)量。
三、加強構架疲勞強度的研究
為了確定CW-1（2）、SW-160、206KP、209HS等轉向架的疲勞壽命，建議鐵道部組織相關(guān)單位對以上提速車(chē)轉向架的材料、制造工藝、焊接工藝、焊后焊縫表面處理工藝、構架焊后時(shí)效處理工藝進(jìn)行研究，并優(yōu)化各種工藝。根據優(yōu)化的工藝各工廠(chǎng)焊接3-4臺轉向架構架，進(jìn)行疲勞強度對比試驗，根據試驗結果進(jìn)一步的優(yōu)化相關(guān)工藝，并制訂相關(guān)技術(shù)標準，用于指導生產(chǎn)。在疲勞試驗過(guò)程中，要深入研究材料缺陷、焊接缺陷、應力集中等對疲勞強度的影響。為此，在試驗前后，必須對構架主要受力部位（包括主要受力焊縫）進(jìn)行探傷檢查，試驗完成后，對構架的主要部位進(jìn)行解剖分析，檢查焊縫金相、焊接缺陷擴展情況等。同時(shí)，還要對關(guān)鍵零部件（受力桿件等）進(jìn)行壽命的試驗。
四、焊后焊縫表面處理工藝的研究
焊接構架的破損主要是焊縫的殘余應力集中造成，而焊縫表面的應力集中又與其表面幾何形狀有關(guān)，因此提高焊縫疲勞強度的有效方法是改善焊縫表面的幾何形狀。目前，生產(chǎn)提速客車(chē)的四個(gè)工廠(chǎng)大多數采用焊縫打磨工藝，個(gè)別工廠(chǎng)也采用了TIG重熔工藝來(lái)改善焊縫表面的形狀，取得了一定的效果，但都未對打磨工藝、TIG重熔工藝進(jìn)行研究，因此，焊縫表面處理的質(zhì)量難以保證。國外目前采用較多的工藝有：焊縫表面打磨處理工藝，焊縫表面TIG重熔處理工藝，焊縫表面噴丸強化處理工藝，焊縫表面進(jìn)行超聲沖擊處理，焊縫表面高壓水射流處理工藝等，戚所已對打磨處理工藝、TIG重熔處理工藝等進(jìn)行了試驗驗證，取得了較好的效果。建議：部里組織相關(guān)單位，對焊縫表面處理工藝進(jìn)行系統研究，并將研究結果應用到構架的生產(chǎn)中去。
1、焊縫表面打磨處理工藝。
焊縫表面打磨工藝分為整體打磨、局部打磨。焊縫表面整體打磨，就是對焊縫表面進(jìn)行整體磨光，主要用于對接焊縫的打磨；局部打磨是用砂輪打磨焊趾附近區域，以改變焊縫表面的形狀；焊縫打磨可以改善焊縫表面的幾何形狀，徹底消除表面缺陷，因而，可大幅度提高焊縫的疲勞強度。但焊縫表面打磨工藝效率較低。
2、焊縫表面氬?。═IG）重熔處理工藝。
對焊縫表面焊后采用氬弧重熔處理，可以改善焊縫表面的幾何形狀，使其光滑圓順，從而大幅度地提高焊縫的疲勞強度，同時(shí)，重熔處理還細化了焊縫組織晶粒，提高了抗裂性能。TIG重熔處理工藝大多數用于長(cháng)大角焊縫的表面處理，但生產(chǎn)效率比打磨工藝要高的多。TIG重熔工藝分為焊縫整體重熔和焊趾局部重熔兩種。為了提高TIG重熔工藝的質(zhì)量和效率，建議采用自動(dòng)TIG重熔處理工藝。
3、焊縫表面噴丸強化處理工藝。
噴丸處理是以壓縮空氣為動(dòng)力，將丸粒噴射到焊縫表面及其周?chē)?，使焊縫表面產(chǎn)生壓應力；而且焊縫表面和焊趾變得光滑圓順。從而提高了焊縫的疲勞強度。噴丸處理工藝主要用于構架修理補強后焊縫的表面處理。
4、焊縫表面進(jìn)行超聲波沖擊處理工藝。
該工藝是比較先進(jìn)工藝，目前，國內有些高校正在進(jìn)行研究試驗，試驗表明，該工藝具有效率高，提高疲勞強度明顯等優(yōu)點(diǎn)。
5、高壓水射流處理工藝。
該工藝是將具有100Mpa以上壓力并帶有磨料的高壓水高速?lài)娤蚝缚p的焊趾周?chē)?，使表面進(jìn)行磨光加工產(chǎn)生壓應力，改善焊縫表面幾何形狀，達到提高焊縫疲勞強度的目的。但該裝置結構復雜，設備購置費較高。
以上幾種工藝對提高焊縫疲勞強度有很大好處，建議部里組織相關(guān)單位對以上工藝進(jìn)行深入研究，并不斷優(yōu)化工藝，制定相關(guān)技術(shù)標準，最終將該工藝應用到構架的生產(chǎn)中去。
為了使以上工藝得到很好的應用，各工廠(chǎng)應根據試驗研究的情況，焊接2-3個(gè)焊接構架進(jìn)行疲勞對比試驗，對工藝進(jìn)行進(jìn)一步的驗證。
五、構架焊后時(shí)效處理工藝的研究
建議部里組織相關(guān)單位對構架焊后時(shí)效處理工藝進(jìn)行深入研究，目前四個(gè)客車(chē)廠(chǎng)采用的是退火消除殘余應力、振動(dòng)時(shí)效消除殘余應力和噴丸處理工藝。但各工廠(chǎng)對目前采用的工藝都沒(méi)有進(jìn)行大量的試驗驗證。有些采用國外熱處理工藝，有些采用高校制定的振動(dòng)時(shí)效工藝，由于對時(shí)效處理的結果無(wú)法檢查，因此，不能判斷目前各工廠(chǎng)采用時(shí)效工藝到底效果如何。各種工藝都有其局限性，如果工藝不合理，有些可能達不到預期效果，有些可能會(huì )產(chǎn)生新的缺陷。
1、退火消除殘余應力，四方廠(chǎng)、浦鎮廠(chǎng)、唐山廠(chǎng)采用該工藝，而且三個(gè)工廠(chǎng)對熱處理的效果都不做檢查，也無(wú)法進(jìn)行檢查。退火可以消除構架的焊接殘余應力，但這種工藝無(wú)法改變焊縫的幾何形狀，而且溫度過(guò)高，容易引起構架的局部軟化，溫度過(guò)低，消除應力的效果不夠明顯。因此，部里應制定構架退火處理標準，以規范構架退火工藝。
2、振動(dòng)時(shí)效消除殘余應力，長(cháng)客廠(chǎng)、浦廠(chǎng)、唐山廠(chǎng)采用該工藝，而且三個(gè)工廠(chǎng)做的試驗不同，選用的設備、規范參數也不相同，三個(gè)工廠(chǎng)對處理的效果不做檢查，振動(dòng)時(shí)效可以部分地降低殘余應力的峰值，但如果工藝規范參數選擇不當，可能會(huì )產(chǎn)生新的殘余應力，達不到消除應力的效果。因此，部里應制定振動(dòng)時(shí)效的標準。
3、構架表面噴丸處理工藝研究。
要研究噴丸強化工藝對構架表面殘余應力和疲勞強度的影響，并對噴丸工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳的丸粒直徑、空氣壓力、噴丸速度、工件移動(dòng)速度等參數。
六、優(yōu)化轉向架焊接工藝，不斷提高焊接工藝水平
通過(guò)四個(gè)廠(chǎng)的評估，雖然四個(gè)工廠(chǎng)這幾年焊接設備的水平在不斷提高，四個(gè)工廠(chǎng)也都進(jìn)行了不少焊接機械手，但普通存在焊接工藝較落后的現象，從而導致了構架焊接質(zhì)量較差，疲勞強度低，影響了提速車(chē)的行車(chē)安全。因此，建議各工廠(chǎng)要進(jìn)一步優(yōu)化焊接工藝，不斷提高焊接工藝水平，轉變焊工的質(zhì)量意識和觀(guān)念，提高構架的焊接質(zhì)量和疲勞強度。建議各工廠(chǎng)要做好以下幾個(gè)方面的工作。
1、進(jìn)一步提高構架組對的質(zhì)量。
組對質(zhì)量的好壞，直接影響到焊縫的焊接質(zhì)量。從四個(gè)工廠(chǎng)的情況來(lái)看，四方廠(chǎng)構架組對質(zhì)量較好，其它三個(gè)工廠(chǎng)構架組對質(zhì)量較差，普遍存在組對間隙不均勻，坡口鈍邊大，工作表面質(zhì)量差，點(diǎn)焊不規范，點(diǎn)焊縫有開(kāi)裂和氣孔等現象。有些工廠(chǎng)組裝胎位精度差，構架組對精度不高，難以滿(mǎn)足焊接要求。建議各工廠(chǎng)要重視組對質(zhì)量，從基本抓起，否則焊接質(zhì)量難以提高。
對于關(guān)鍵的受力焊縫，建議采用氬弧焊進(jìn)行組對點(diǎn)焊和根部打底焊，這種工藝在國外高速構架的焊接中已被采用。
2、進(jìn)一步優(yōu)化轉向架構架的焊接工藝，不斷提高焊接工藝水平。
⑴目前四個(gè)工廠(chǎng)在構架焊接中已普遍采用富氬保護焊，焊接質(zhì)量比原來(lái)有所提高。但所選用的焊絲為國產(chǎn)CO2焊絲，焊縫性能較差，建議各工廠(chǎng)選用富氬焊專(zhuān)用焊絲，以進(jìn)一步提高焊縫的力學(xué)性能。
⑵采用藥芯焊絲可以實(shí)現理想的凹型焊縫，減少焊接缺陷，提高焊縫內在質(zhì)量，進(jìn)一步提高焊縫的疲勞強度，但目前各工廠(chǎng)都沒(méi)有使用藥芯焊絲。建議各工廠(chǎng)盡快應用。
⑶在焊接接頭設計、坡口設計、焊接工藝設計等方面，各工廠(chǎng)應吸收國內外先進(jìn)經(jīng)驗，不斷地進(jìn)行試驗驗證，提高焊接工藝水平。同時(shí)，各工廠(chǎng)盡快淘汰老的焊機。購置性能較好的焊機，不斷提高焊接設備的自動(dòng)化水平。減少人為因素對焊接質(zhì)量的影響。
⑷加強機械手焊接工藝的研究。四個(gè)工廠(chǎng)都引進(jìn)了國外的焊接機械手焊接構架，但焊縫的焊接質(zhì)量普遍不高，機械手的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有 得到充分發(fā)揮。建議各工廠(chǎng)要加大對機械手焊接工藝研究的力度。同時(shí)，還要研究焊接順序對焊接變形的影響。盡量減少焊接變形和焊接殘余應力。對主要受力焊縫和外觀(guān)要求較高的焊縫，建議采用手工焊打底（或TIG焊打底），中間層采用富氬焊，表面采用機械手藥芯焊絲蓋面工藝，這樣可提高焊接生產(chǎn)效率，使焊縫外觀(guān)質(zhì)量有較大提高。
⑸重視弧坑處理工作。目前 ，四個(gè)工廠(chǎng)對弧坑的處理都不重視，普遍存在弧坑裂紋、氣孔等缺陷，對構架的疲勞強度有較大影響。建議各工廠(chǎng)在編制工藝文件時(shí)，對引弧端和弧坑處理要有明確規定。
七、建立焊接工藝評審和焊工考核制度，提高構架焊接質(zhì)量
從四個(gè)工廠(chǎng)情況來(lái)看，普遍對工藝評定工作不夠重視，有些工廠(chǎng)甚至沒(méi)有開(kāi)展此項工作。焊工考核四個(gè)工廠(chǎng)雖然都在進(jìn)行。大多是形式主義，沒(méi)有取得較好的效果。四方廠(chǎng)在焊工的培訓考核方面做工的較好，構架的焊接質(zhì)量較好，該廠(chǎng)經(jīng)驗值得推廣。
1、建立焊接工藝評定制度。
焊接工藝評定可以在產(chǎn)品研制階段驗證明工藝能否滿(mǎn)足設計要求。同時(shí)，根據工藝評定結果編制焊接工藝文件。為了使焊接工藝文件更趨實(shí)用、合理，便于焊工操作，建議編制焊接工序管理圖代替產(chǎn)品圖紙指導生產(chǎn)。（可參照四方廠(chǎng)經(jīng)驗）
2、加強焊工培訓和考核工作。
加強焊工的培訓和考核，定期組織焊工參加培訓和資格考試，根據考核結果對焊工進(jìn)行技能分級管理，使主要焊縫由高等級焊工焊接，同時(shí)，要根據產(chǎn)品情況制定準確的焊接技術(shù)額，促進(jìn)焊工提高技術(shù)水平，確保構架的焊接質(zhì)量達到設計要求。
3、對構架焊縫進(jìn)行質(zhì)量等級分類(lèi)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)），并制定不同等級焊縫的檢驗方法和檢驗標準。
建議構架的設計師對構架的所有焊縫進(jìn)行等級分類(lèi)，根據構架焊縫受力情況的不同進(jìn)行分類(lèi)，主要受力焊縫為Ⅰ類(lèi)，要求采用超聲波探傷，焊縫不允許有未焊透、未熔合、裂紋等缺陷；次要受力焊縫為Ⅱ類(lèi)，要求采用磁粉探傷，表面不得有裂紋、氣孔，咬邊等缺陷；一般焊縫為Ⅲ類(lèi)，要保證焊角尺寸，焊縫表面沒(méi)有缺陷，不用探傷檢查。
工藝人員根據構架焊縫的等級，選派不同的焊工進(jìn)行焊接，這樣就可以確保每條焊縫的焊接質(zhì)量達到設計要求，也使構架的焊接質(zhì)量有了保證。
八、加強學(xué)術(shù)交流、技術(shù)交流和技術(shù)攻關(guān)，不斷提高提速轉向架的制造水平。確保提速車(chē)轉向架的質(zhì)量達到設計要求。
建議鐵道部和南北集團公司定期組織學(xué)術(shù)研討會(huì )、技術(shù)經(jīng)驗交流會(huì )，不斷提高各工廠(chǎng)的技術(shù)水平。同時(shí)，還應對各廠(chǎng)的共性問(wèn)題組織聯(lián)合攻關(guān)小組，充分發(fā)揮科研院所的作用和積極性，使科研更好地為生產(chǎn)服務(wù)，加快科技成果轉化為生產(chǎn)力的速度。
