探究高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的焊接變形控制措施

周君鋒（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

探究高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的焊接變形控制措施

周君鋒
（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

作為保證高速動(dòng)車組運(yùn)行安全的重要組成部件之一，轉(zhuǎn)向架上構(gòu)架在焊接期間由于一些原因會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，這對動(dòng)車組的運(yùn)行安全造成了嚴(yán)重的威脅。為了對焊接變形加以控制，本文對高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的變形原因進(jìn)行了探討，并提出了針對性的防治措施。

高速動(dòng)車組 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 焊接變形 控制措施

現(xiàn)階段，我國的交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，尤其是高速鐵路方面，更是有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國現(xiàn)階段已經(jīng)遠(yuǎn)超于其他國家，成為了世界上在高速鐵路系統(tǒng)上，技術(shù)最為先進(jìn)、集成能力最為強(qiáng)大、運(yùn)行速度最快，規(guī)模最為宏大以及運(yùn)行里程最長的國家。但是，高速動(dòng)車組中最為關(guān)鍵的部件就是轉(zhuǎn)向架，其能夠在一定程度上保證列車的高速、平穩(wěn)運(yùn)行，提高列車運(yùn)行的安全性以及舒適度。在轉(zhuǎn)向架中，作為各項(xiàng)輔助裝置安裝基礎(chǔ)的就是構(gòu)架，所以，其當(dāng)之無愧的成為了最為重要的承載部件。

1　焊接變形的主要原因

1.1工藝原因

在焊接操作時(shí)，涉及了較多的工藝技巧，例如工藝參數(shù)、熱輸入量、方式方法、先后順序、構(gòu)件位置、多層焊、胎架以及夾具，每一項(xiàng)工藝都會不同程度的影響焊接變形情況，由此證明，工藝因素對于焊接變形具有深刻的影響。

1.2材料原因

一般情況下，材料的熱物理以及力學(xué)性能參數(shù)是影響焊接變形的主要原因。在實(shí)際的應(yīng)用中，因熱物理性能的參數(shù)中，熱傳導(dǎo)系數(shù)與溫度梯度間成反比關(guān)系，當(dāng)溫度梯度較大時(shí)，焊接變形也就會更為明顯。此外，影響焊接變形的因素還包括力學(xué)性能參數(shù)中的熱膨脹系數(shù)，二者之間成正比關(guān)系；而在高溫區(qū)的材料屈服極限以及彈性模量以及溫度的變化也會影響焊接變形，其與彈性模量之間存在反比關(guān)系。

1.3結(jié)構(gòu)原因

焊接結(jié)構(gòu)能夠?qū)附幼冃萎a(chǎn)生最為深刻的影響，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查分析表明，當(dāng)焊接中的拘束度升高時(shí)，相應(yīng)的焊接殘余應(yīng)力也會隨之增多，但是焊接變形會有一定的降低。一般情況下，在焊接中，拘束度一般分為工件本身以及外加拘束度兩種。而工件本身的拘束度不會一直保持不變，當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)，在焊接中，拘束作用就會發(fā)揮主導(dǎo)作用，拘束度的變化情況與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度之間呈現(xiàn)正比關(guān)系。在實(shí)際的應(yīng)用中，會應(yīng)用裝入加強(qiáng)筋板以及加強(qiáng)板，從而使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定以及剛性化。與此同時(shí)，也會帶來一定的弊端，使焊接結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜化，在此區(qū)域的拘束度也會相應(yīng)增大，在探究以及掌控結(jié)構(gòu)焊接變形時(shí)更為艱難。由此證明，將加強(qiáng)筋板以及加強(qiáng)板的位置以及數(shù)量進(jìn)行一定的改進(jìn)，能夠有效的遏制焊接變形帶來的弊端。

2　控制焊接變形的針對性措施

焊接變形在工藝經(jīng)過多年的研究發(fā)展，有了較大的成效，研究出了多種分析方法，例如。解析法、經(jīng)驗(yàn)法、熱彈性有限元法、有線彈性體積收縮法等等，與此同時(shí)，還應(yīng)用了較為小型的焊接構(gòu)件，有了一定的成效。但是，目前為止，還未有發(fā)現(xiàn)應(yīng)對大型且復(fù)雜的高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架的分析方式。

在實(shí)際的構(gòu)架制作中，因?yàn)椴牧显谶x擇以及使用方面是不變的，所以就更加需要靈活的結(jié)構(gòu)以及工藝。因?yàn)樵O(shè)計(jì)對結(jié)構(gòu)有一定的制約作用，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量規(guī)避構(gòu)架焊接變形的情況，不然會增加額外不必要的工序，使生產(chǎn)周期加長，同時(shí)也會導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本增加。在實(shí)際的應(yīng)用中，還需從設(shè)計(jì)以及工藝方面加強(qiáng)研究，使焊接變形控制領(lǐng)域有效發(fā)展以及改進(jìn)。

2.1設(shè)計(jì)措施

（1）在設(shè)計(jì)中，應(yīng)將焊縫的數(shù)量降至最低，并在筋板形狀的選擇上慎重考慮，設(shè)定筋板的位置時(shí)也需多加考慮，以達(dá)到使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到一定的要求，將焊接變形的情況降至最低。（2）在焊縫尺寸以及形式的選擇上，也需要多加考慮，因?yàn)楹附恿颗c焊接變形之間成正比關(guān)系，焊接量的增大就是導(dǎo)致焊接變形的情況增多，不利于轉(zhuǎn)向架的制作。此外，在設(shè)計(jì)中，還需精確計(jì)算焊縫的尺寸，在結(jié)構(gòu)承載能力得到充分保證的前提下，最好選擇小尺寸的焊縫，針對于丁字以及十字接頭處承載力較大的情況，在強(qiáng)度達(dá)到一定要求時(shí)，就可以采取開坡口形式的焊縫以使焊接變形的情況降至最低。（3）對焊縫的位置進(jìn)行規(guī)劃，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，焊縫應(yīng)設(shè)計(jì)在焊接結(jié)構(gòu)截面中性軸上，或者與中性軸最接近的地方，以使梁、柱等結(jié)構(gòu)的撓曲變形的情況降至最低。

2.2工藝措施

在制造的過程中，應(yīng)該采取一定的措施以保證焊接構(gòu)件的產(chǎn)品能夠符合一定的要求。其中，對于焊接變形的控制上，一般分為三個(gè)階段，分別為焊接前的預(yù)防、焊接中控制以及焊接后的矯正。

2.2.1焊接前預(yù)防策略

一般分為預(yù)變形法、剛性固定組裝法以及預(yù)拉伸法。預(yù)變形法能夠有效的評估出待焊工件的變形大小情況以及方向。剛性固定組裝法起到了對被焊工件固定的作用，可以避免待焊構(gòu)件出現(xiàn)變形的情況。預(yù)拉伸法主要就是將焊接殘余應(yīng)力最大化的減少，使焊接變形的情況得到有效的遏制。

2.2.2焊接中控制

應(yīng)盡可能的采用線能量較低的方式，選取適合的焊接參數(shù)以及順序，使焊接變形得到有效的控制。

2.2.3焊接后較早

一般分為加熱以及機(jī)械兩種矯正法，以使構(gòu)件焊接后出現(xiàn)的殘余變形情況得到有效的降低甚至清除。

3　結(jié)語

在高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架中，最為關(guān)鍵的承載部件就是焊接構(gòu)架，對其的使用上，應(yīng)加強(qiáng)控制，如選擇質(zhì)量較差的焊接構(gòu)架，就會對動(dòng)車組的安全運(yùn)行造成一定的威脅。所以說，嚴(yán)格控制以及研究構(gòu)架焊接變形的情況，具有十分重要的作用。

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