碳钢转向架的制造工艺与质量控制

摘要：本文聚焦碳钢转向架这一轨道交通关键部件，详细阐述了其制造工艺与质量控制相关内容。首先介绍碳钢转向架的结构、功能以及碳钢材料特性与选用依据，随后深入剖析制造工艺，涵盖从原材料准备、零部件加工、转向架组装到热处理与表面处理等各环节。同时，着重探讨了质量控制方面的内容，包括质量控制体系与标准、控制方法与手段以及常见质量问题分析与改进措施等。旨在为碳钢转向架的高质量制造提供全面参考，保障其在轨道交通领域安全稳定运行。

关键词：碳钢转向架；制造工艺；质量控制；轨道交通；零部件加工

一、引言

随着轨道交通行业的蓬勃发展，碳钢转向架作为车辆走行部的核心部件，对保障列车运行的安全性、稳定性以及舒适性起着至关重要的作用。其制造工艺的合理性与质量控制的有效性，直接关系到转向架的性能表现以及整个轨道交通系统的可靠运行。然而，碳钢转向架的制造涉及多道复杂工序，且需满足严格的质量要求。鉴于此，深入研究碳钢转向架的制造工艺与质量控制具有重要的现实意义，本文将对此展开详细论述。

二、碳钢转向架制造工艺

1. 结构与功能

碳钢转向架作为轨道交通车辆的关键部件，有着特定的结构与重要功能。其主要由构架、轮对、轴箱、悬挂系统等部分构成。构架犹如转向架的 “骨骼”，一般采用焊接结构，由各种型钢或钢板组焊而成，它承担着来自车体的重量，并将牵引力、制动力等力合理传递，确保车辆运行时力量的均匀分布，维持整体结构稳定。轮对则是实现车辆走行的核心，由车轮和车轴组成，车轮与轨道直接接触，依靠自身的滚动带动车辆前行，同时要承受巨大的垂直载荷、横向力以及制动力等，其质量和精度对车辆的平稳运行及行车安全影响重大。轴箱安装在车轴两端，起到连接轮对与构架的作用，一方面要保证轮对能相对构架灵活转动，另一方面能有效承载和传递垂向力、横向力等，还为车轴提供润滑和密封等保障，减少部件磨损。悬挂系统包含弹簧、减震器等部件，它的功能在于缓冲和吸收来自轨道的振动与冲击，使车辆运行更加平稳舒适，减少对车体及乘客的影响，同时也有助于提高车辆运行的安全性与稳定性，确保转向架各部件在复杂受力情况下能协同工作，保障车辆安全高效地行驶在轨道上。

2. 零部件加工

在零部件加工环节，各部件都有着严谨的工艺要求。对于构架加工，焊接是关键工序之一，常选用二氧化碳气体保护焊等合适的焊接方法，依据构架材质与设计强度要求选用匹配的焊接材料，严格控制焊接参数，像电流、电压、焊接速度等，确保焊缝质量，焊后还需通过探伤检测排查气孔、夹渣等缺陷。机械加工时，利用高精度机床对构架各部位进行铣削、镗削等操作，通过精确的编程和刀具选择，控制尺寸精度可达毫米级甚至更高，严格把控形状精度及表面粗糙度，保障构架能精准装配其他部件。轮对加工中，车轮若采用锻造工艺，需经过下料、加热、锻造、热处理等多道工序，锻造出符合强度和形状要求的毛坯，后续再进行机加工保证踏面精度等；车轴则经锻造、调质处理提升综合性能后，通过精加工使其各部位尺寸满足设计，尤其注重控制车轮与车轴的配合精度，采用专业量具检测过盈量、同轴度等，确保两者紧密配合且转动灵活。轴箱加工时，箱体铸造或锻造后要保证内部油道畅通、尺寸精准，装配内部零部件时严格控制各零件的位置精度和间隙，采用气密检测等手段确保密封性，且依据与轴颈、轴承的配合要求，精确加工各配合面，保证连接的可靠性和稳定性。悬挂系统里，弹簧卷制要按照设计的圈数、螺距等参数进行，经严格的热处理提升弹性和强度，减震器装配时保证各零件安装到位、调试准确，在组装过程中，通过专业测试设备检测各部件性能，确保整个悬挂系统能有效缓冲和减震，满足车辆运行需求。

3. 转向架组装

转向架组装有着规范的工艺流程和严格的技术要求。首先，按照预定顺序将轮对与轴箱进行组装，要确保轴箱能准确安装在车轴两端的对应位置，并且保证两者之间的配合间隙符合设计标准，使轮对可以灵活转动且受力均匀。接着，把组装好的轮对、轴箱与构架进行装配，通过精确的定位和可靠的连接方式，如高强度螺栓连接，依据规定的扭矩拧紧，保证连接牢固且不会出现松动情况。在安装悬挂系统时，要找准各部件在构架上的安装位置，例如弹簧的安装点要准确无误，减震器的安装角度和连接牢固程度都要严格把控，确保整个悬挂系统能与构架、轮对协同发挥作用，有效缓冲来自轨道的冲击。组装过程中，对尺寸精度和形位公差控制十分关键，例如构架与轮对之间的轴距、轮对的平行度等都要控制在极小的公差范围内，以保证转向架的平衡和对称性，避免车辆运行时出现跑偏、晃动等异常情况。同时，组装现场的环境也不容忽视，要维持适宜的清洁度，防止杂质进入零部件连接部位影响装配质量，并且保证温湿度在合理区间，避免因环境因素造成部件变形等问题，从而保障转向架组装质量，为车辆安全稳定运行奠定基础。

三、碳钢转向架质量控制

1. 质量控制体系与标准

碳钢转向架的质量控制依赖于完善的质量控制体系与严格的标准规范。在质量控制体系方面，企业大多遵循如 ISO 9001 等国际通用质量管理体系，从原材料采购到成品交付的全流程，都建立起明确的质量管理制度，清晰划分各部门、各岗位在质量管控中的职责，确保每一个环节都有专人负责、有章可循。例如，采购部门严格筛选供应商，生产部门规范操作流程，质检部门严谨检测把关等，各环节相互协同又相互监督，形成一个有机的整体。而在标准方面，碳钢转向架需遵循众多行业、国家乃至国际标准。国内有相应的铁路车辆转向架制造标准，对其尺寸精度有着详细规定，像构架的长宽高尺寸公差、轮对的轮径公差等都有明确数值限定，确保各部件能精准装配。在性能参数上，对转向架的承载能力、动力学性能等也有严格要求，例如规定了在一定载荷下的变形量范围、运行时的平稳性指标等。国际上，像 UIC 标准等也为转向架的质量把控提供了重要参考，从安全要求到整体质量评估都给出了细致规范，保障碳钢转向架能在全球范围内满足轨道交通的高质量运行需求。

2. 质量控制方法与手段

质量控制方法与手段是保障碳钢转向架质量的关键所在。在过程质量控制中，常采用统计过程控制（SPC）方法，针对如焊接、机械加工等关键工序，实时收集质量数据，像焊接时的焊缝质量参数、机械加工中的尺寸数据等，通过分析数据的波动情况，及时发现工序中的异常，进而采取纠正措施。同时，配备各类先进的质量检测工具和设备，如卡尺用于简单的尺寸测量，千分尺可精确测量细微尺寸偏差，三坐标测量仪则能对复杂形状的零部件进行全方位的形位公差检测，探伤仪能排查内部焊接缺陷等，全方位保障各工序质量。成品质量检验更是重中之重，外观检查时，仔细查看转向架表面有无划伤、锈蚀等情况，确保外观良好。尺寸精度检测上，利用专业量具对构架、轮对、轴箱等各部位进行全面测量，判定是否符合设计要求。

结语

总之，碳钢转向架的制造工艺与质量控制是一个系统且复杂的工程，各个制造环节紧密相连，质量控制要点贯穿始终。通过优化制造工艺、完善质量控制体系以及持续改进质量问题，能够有效提升碳钢转向架的质量和性能，确保其更好地服务于轨道交通事业。在未来，随着科技的不断进步，新的制造技术与质量管控手段有望不断涌现，进一步推动碳钢转向架制造朝着更高效、更精准、更可靠的方向发展，为轨道交通行业的高质量发展筑牢基础。

参考文献

[1]许保磊， 刘海玲， 姚明哲， 王顺. 轨道客车车体设计尺寸链构建及工艺控制技术[J]. 铁道车辆， 2023， 61 （04）： 130-137.

[2]张天宜. 铝合金机车转向架轴箱拉杆研制[D]. 大连理工大学， 2019.