Loading

Rozwój metod wytwarzania wagonów osobowych w Zakładach H. Cegielski

"Trakcja i Wagony" nr 1/79

inż. Józef Kołewicz
główny inżynier Fabryki Lokomotyw i Wagonów HCP
mgr inż. Ryszard Kuzora
z-ca głównego technologa Fabryki Lokomotyw i Wagonów HCP
629.45.002.2(433)


W produkcji pasażerskich wagonów osobowych w Zakładach H. Cegielski następuje ciągłe doskonalenie metod wytwarzania. Jest to zarówno wynikiem rozwoju konstrukcji, wprowadzania nowych materiałów, jak i dążenia do podniesienia jakości, - potaniania produkcji oraz poprawy trudnych i uciążliwych warunków pracy. Rozwój technologii wytwarzania w zasadzie objął wszystkie fazy produkcyjne budowy wagonów, uwidocznił się jednak głównie w zakresie mechanizacji prac ręcznych i w poprawie warunków pracy. Wynika to z samego procesu produkcyjnego budowy wagonów, w którym występuje duży udział prac ręcznych oraz uciążliwych o dużym natężeniu hałasu. Biorąc pod uwagę długi, 50-letni okres produkcji wagonów w Zakładach HCP pominięto w niniejszym artykule zmiany sposobu wytwarzania, które mają charakter historyczny, a podano te, które kształtują dzisiejszy poziom technologii w podstawowych fazach produkcji, tj. w procesach budowy pudła, pracach malarskich oraz w montażu i próbach sprawdzających wagonów.

Postęp w zakresie budowy pudeł wagonowych

Pudła wagonowe budowane są z cienkościennych konstrukcji stalowych, całkowicie spawanych. Przy ich wykonaniu dominują prace montażowo-spawalnicze oraz występuje szereg prac hałaśliwych, jak szlifowanie spoin, nitowanie i prostowanie. Wokół tych prac skupia się więc zasadnicza działalność w zakresie postępu technicznego i w tych kierunkach następował rozwój technologii. Obserwując z perspektywy czasu wyniki tej działalności należy podkreślić zmiany w technologii spawania, a mianowicie zastąpienie spawania ręcznego elektrodami spawaniem półautomatycznym w osłonie CO2. Spawanie w osłonie CO2 zastosowano całkowicie przy wykonaniu zespołów pudła (ścian, podwozia i dachu) oraz wprowadzono w przeważającej części prac przy montażu pudła, przy czym na uwagę zasługują takie procesy, jak: spawanie cienkich blach podłogowych wewnątrz pudła wagonu (blachy gatunku 10HA o grubości 1 mm) realizowane przy zastosowaniu urządzeń spawalniczych typu Migomat 160, spawanie we wnętrzu pudła przy zastosowaniu przedłużonego przewodu od półautomatu do rączki spawalniczej i dodatkowego podajnika oraz spawanie punktowe w osłonie CO2 (elektronitowanie) zastosowane do łączenia szkieletu z blachami poszyciowymi ścian bocznych i podłóg wagonowych przeznaczonych na tor 1520 mm (rys. 1). Korzyści wynikające z przejścia na spawanie półautomatyczne w osłonie CO2 - to mechanizacja ręcznych prac zwiększająca wydajność pracy, lepsza jakość złącz oraz zmniejszenie zapylenia dymami spawalniczymi.

Poza spawaniem w osłonie CO2 poszerzono zakres stosowania procesów zgrzewania. W podzespołach pudła zgrzewanie zastosowano do ścian przedsionkowych wagonów na tor 1520 mm oraz do ryflowanych blach podłogowych wagonów typu UIC. Dalsze rozszerzenie procesów zgrzewania, które w kostrukcjach cienkościennych z uwagi na minimalne odkształcenia spawalnicze jest technologią najkorzystniejszą, zostało ograniczone z uwagi na brak odpowiednich zgrzewarek.

Wprowadza się sprawniejsze oprzyrządowanie, ograniczające do minimum ręczne prace przy ustawianiu i mocowaniu poszczególnych detali podczas spawania. Do mocowania części w miejsce docisków śrubowych stosuje się dociski pneumatyczne zamocowane na stałe w przyrządach, względnie na przejezdnych wzdłuż przyrządu wózkach. Zastosowane przyrządy zapewniają uzyskanie wymaganych strzałek ugięcia oraz naddatki na skurcze spawalnicze. Uwzględniając często zmieniające się i krótkie serie wagonów typu UIC, zastosowano do wykonania ścian bocznych i dachów pudeł tych wagonów uniwersalne przezbrajalne przyrządy montażowo-spawalnicze.

Udoskonalono również technologię wykonania zespołów pudła (ściany, dachy i podwozia). Wprowadzono nową technologię wykonania ścian bocznych. Polega ona na przyjęciu bazy od zewnętrznej powierzchni blach poszyciowych oraz montażu i spawaniu najpierw blach, a następnie na blachach szkieletu (rys. 2). Nową technologię zastosowano do wykonania ścian bocznych wagonów na tor 1520 mm i wagonów typu UIC. Również opracowano i wdrożono nową technologię wykonania dachów na tor 1520 mm (rys. 3) oraz usprawniono technologię wykonania dachów wagonów UIC. W efekcie poza lepszą powierzchnią ścian i dachów uzyskano obniżenie pracochłonności ich wykonania.

Stopniowo eliminuje się uciążliwe i hałaśliwe ręczne prostowanie.pudeł. Opracowano i wdrożono płytową technologię prostowania blach poszyciowych ścian bocznych (rys. 4). Istota tej technologii prostowania polega na ściśnięciu prostowanej blachy poszyciowej między dwoma płytami (zewnętrzna płyta z otworami, a wewnętrzna pełna), podgrzaniu jej palnikami gazowymi przez otwory płyty zewnętrznej i równoczesnym ochłodzaniu wodą uprzednio podgrzanych miejsc. Do opracowanej technologii dostosowano stanowiska prostowania oraz wykonano specjalne urządzenia portalowe do docisku płyt.

Metoda płytowa pozwoliła zasadniczo ograniczyć hałas podczas prostowania pudła oraz zmniejszyć wysiłek fizyczny prostowaczy przy jednoczesnym uzyskaniu ścian o mniejszych nierównościach. W celu dalszego ograniczenia hałasu na oddziale prostowania pudeł wydzielono stanowiska przeznaczone tylko do prac prostowania i przedzielono je specjalnymi ścianami dźwiękochłonnymi. Uzyskano obniżenie natężenia hałasu od 7 do 28 dB.

Poza procesem prostowania zrealizowano również wiele przedsięwzięć ograniczających hałas w procesach budowy pudła. Z ważniejszych wymienić należy:

  • zastosowanie do ukosowania krawędzi pod spawy palenia sekatorami w miejsce ręcznego hałaśliwego ukosowania przecinakami,
  • wprowadzenie bezhałasowego nitowania odlewów staliwnych do spawanej konstrukcji w podwoziach wagonów na tor 1520 mm zamiast hałaśliwego nitowania ręcznego,
  • wprowadzenie do szlifowania spoin szlifierkami pneumatycznymi tarcz bakelitowych zamiast ceramicznych.

W pudle i podzespołach pudła wprowadzono zmiany konstrukcyjne usprawniające ich wykonanie, jak np.: ograniczenie spoin łączących szkielet z poszyciem, zmianę połączenia ścian z dachem oraz zmianę połączenia podwozia ze ścianami. Również widoczny jest postęp w zakresie wykonania detali pudla. Z ważniejszych prac wymienić należy:

  • wprowadzenie obciągania krokwi dachowych zamiast gięcia ręcznego na gorąco oraz obcinania ich końcówek w przyrządzie na prasie zamiast upalania (rys. 5),
  • wprowadzenie ukosowania prostych krawędzi pod spawy zamiast bardziej pracochłonnego strugania,
  • zastosowanie wydajniejszej wypalarki sterowanej fotokomórką zamiast uprzednio stosowanej ze sterowaniem tradycyjnym,
  • zastosowanie wykrawania wycięć otworów okiennych na prasach.

Malowanie wagonów

Postęp w zakresie malowania związany jest zarówno z wprowadzeniem nowych wyrobów malarskich, jak i coraz doskonalszych metod malowania. Z wprowadzonych nowych wyrobów malarskich wymienić należy:

  • zastosowanie do gruntowania pudeł wagonowych (wszystkich powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych) farby gruntowej UIC3 zamiast toksycznej, olejnej farby miniowej, powodującej choroby zawodowe,
  • zastosowanie dźwiękochłonnej pasty MAK-do pokrycia wewnętrznych powierzchni pudła wagonowego,
  • zastosowanie do malowania zewnętrznego pudeł wagonowych specjalnego zestawu malarskiego opartego na wyrobach alkidowych i szpachlówce emulsyjnej, który zastąpił uprzednio stosowany zestaw olejny.

Podkreślić należy, że zestaw alkidowy zwiększył trwałość powłok malarskich, szczególnie w trudnych warunkach klimatycznych (? 50°C), co było bardzo istotne dla wagonów przeznaczonych na eksport. Poza wymienionymi wyrobami, które do chwili obecnej stosowane są w produkcji seryjnej, fabryka w wagonach produkowanych na eksport do Maroka zastosowała odznaczające się wysoką trwałością wyroby poliuretanowe z importu. Czynione są również próby zastosowania wyrobów poliuretanowych produkcji krajowej. Zastosowanie wyrobów poliuretanowych w produkcji seryjnej jest uzależnione od uruchomienia produkcji tych wyrobów przez krajowy przemysł farb i lakierów.

Ważnym wskaźnikiem przy wprowadzaniu nowych zestawów malarskich jest żywotność powłok. Zewnętrzne powłoki malarskie wykonane zestawem olejnym wytrzymywały jeden rok, powłoki wykonywane zestawem alkidowym wytrzymują od 2 do 3 lat, a powłoki wykonane zestawem poliuretanowym wytrzymują co najmniej 5 lat. Rozpatrując rozwój technologii procesów malarskich daje się zauważyć:
1) generalne przejście z malowania pędzlem na bardziej wydajne malowanie natryskowe z wykorzystaniem sprężonego powietrza oraz malowanie hydrodynamiczne. Malowanie natryskowe sprężonym powietrzem stosowane jest do nakładania pasty dźwiękochłonnej we wnętrzu pudeł wagonowych (rys. 6). Do natrysku tego odpowiednio dostosowano kabinę oraz zwenty-lowano wnętrze pudła, co było bardzo istotne z uwagi na duże zapylenie, jak i zagrożenie od strony wybuchowości. Do nakładania pozostałych powłok malarskich zastosowano natrysk hydrodynamiczny (rys. 7);
2) wprowadzenie nakładania emalii metodą "mokro-mokro", która polega na nałożeniu drugiej warstwy emalii na jeszcze nie całkowicie wysuszoną pierwszą warstwę. Uzyskano przez to skrócenie cyklu malarskiego;
3) zastąpienie ręcznego szlifowania szpachlu ' szlifowaniem mechanicznym szlifierkami pneumatycznymi (rys. 8). Uzyskano z tego tytułu zwiększenie wydajności oraz poprawę warunków pracy;
4) wprowadzenie do opisywania wagonów kalkomanii przemysłowej (rys. 9), która zastąpiła dotychczasowe wykonywanie napisów metodą sitodruku, jak również drogie tabliczki z napisami grawerowanymi we wnętrzu wagonu. Uzyskano obniżenie pracochłonności oraz podniesienie estetyki i zwiększenie trwałości napisów, szczególnie na powierzchniach zewnętrznych.

Montaż wyposażenia wagonów i próby

Postęp w zakresie prac związanych z montażem wyposażenia z uwagi na typowo ręczny charakter tych prac jest mniej widoczny niż w innych fazach produkcji wagonu, niemniej jednak i tu wprowadzono cały szereg przedsięwzięć usprawniających. Przede wszystkim należy podkreślić systematyczne przechodzenie na prefabrykacje, tj. wykonywanie na gotowo zespołów i podzespołów poza pudłem na wydzielonych i odpowiednio wyposażonych stanowiskach. Dzięki temu skrócono cykl montażowy, poprawiły się warunki pracy (mniejsze zagęszczenie podczas montażu w wagonie), jak również zwiększyła się wydajność pracy.

Do prac montażowych wprowadzono małą mechanizację, tj. stosowanie do typowych i powtarzających się robót takich narzędzi mechanicznych, jak: wiertarki, gwinciarki, szlifierki, strugi i frezy do drewna, czy specjalne szczypce do obróbki końcówek kablowych. Usprawniono motaż okablowania przez wydzielenie z wagonu prac związanych z przygotowaniem kabli, tj. rozwijania z bębnów, cięcia na długość, oznakowania i kompletowania w wiązki. Do prac tych utworzono gniazdo okablowania, wyposażając je w specjalne stojaki do rozwijania kabli z bębnów, stoły, na których rozciąga się i mierzy kable; specjalne nożyce do ucinania, regaty do skompletowanych wiązek oraz stanowisko do ucinania i nadruku znamionek. Zorganizowano również specjalne gniazdo wykonywania orurowania, przechodząc w maksymalnym stopniu na gięcie i gwintowanie mechaniczne oraz kompletowanie wydzielonych zespołów orurowania poza wagonem. Do transportu elementów podzespołów i zespołów na stanowiska montażowe i do wagonów, zastosowano szereg specjalnych pomocy transportowych, jak: pojemniki do ożebrowań, palety do płyt podłogowych, komple-tacyjne wózki do ścian i drzwi przedziałowych oraz wózki do skrzyń akumulatorowych. Wydzielono i odpowiednio wyposażono stanowiska dla przeprowadzenia prób napięciowych WN, próby szczelności, próby parowej ogrzewania, próby hamulca.

Na podstawie opracowanej przez Taskoprojekt dokumentacji wykonano unikalną tensometryczną wagę wagonową, przez co wyeliminowano konieczność korzystania z wagi kolejowej na PKP. Wybudowano również i wdrożono stacjonarne stanowisko prób ruchowych wagonów (rys. 10). Pozwoliło to uniezależnić się od kosztownych i organizacyjnie kłopotliwych próbnych jazd na torach PKP, odciążając w ten sposób magistralne linie kolejowe. Stanowisko to, zlokalizowane w wydzielonym pomieszczeniu, wyposażone jest w rolki napędzające zestawy kołowe wagonu, układ hamowania, urządzenia imitujące oddziaływanie toru na wagon w czasie ruchu (uderzenia o styki szyn, wężykowanie, siły na łukach, ochładzanie maźnic) oraz w urządzenia kontrolno pomiarowe. Na stacji tej, wagon poddawany jest próbom dwuetapowym: w I etapie przy szybkości 60 km/h (okres docierania) i w drugim etapie przy szybkości 160 km/h z uwzględnieniem uderzeń pionowych (oddziaływanie styków szyn), sił poprzecznych pulsujących (wężykowanie) i statycznych sił poprzecznych (jazda na łukach). Sprawdzaniu podlega: działanie hamulca i droga hamowania, temperatura łożysk i przekładni (automatycznie rejestrowana), działalność odbiorników prądu oraz ogólne funkcjonowanie mechanizmów wagonu.

 

 

Rys. 1. Spawanie punktowe w osłonie CO2 szkieletu i blach poszyciowych podłóg wagonów

 

Rys. 2. Widok na stanowiska wykonania ścian bocznych wagonów

 

Rys. 3. Widok na stanowiska wykonania dachów wagonów

 

Rys. 4. Prostowanie blach poszyciowych metodą płytową

 

Rys. 5. Obcinanie końcówek krokwi wagonowych w przyrządzie na prasie

 

Rys. 6. Nakładanie dźwiękochłonnej pasty MAK we wnętrzu pudła wagonowego

 

Rys. 7. Hydrodynamiczny natrysk farby

 

Rys. 8. Mechaniczne szlifowanie szpachli

 

Rys. 9. Nakładanie kalkomanii

 

Rys. 10. Widok na stanowisko prób ruchowych wagonu