B型地鐵轉(zhuǎn)向架橫梁組成焊接變形控制

付 瑤，樊亞斌，崔 巖

（1.中車唐山機(jī)車車輛有限公司 轉(zhuǎn)向架技術(shù)中心，河北唐山 063035；2.中車唐山機(jī)車車輛有限公司 轉(zhuǎn)向架廠，河北 唐山 063035）

B型地鐵轉(zhuǎn)向架橫梁組成焊接變形控制

付 瑤1，樊亞斌2，崔 巖1

（1.中車唐山機(jī)車車輛有限公司 轉(zhuǎn)向架技術(shù)中心，河北唐山 063035；2.中車唐山機(jī)車車輛有限公司 轉(zhuǎn)向架廠，河北 唐山 063035）

針對(duì)B型地鐵轉(zhuǎn)向架橫梁組成生產(chǎn)過程中焊后變形量大的問題，分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場(chǎng)焊接變形量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，影響焊接變形量的主要因素有三個(gè)：焊前的組裝放量尺寸、焊接順序、焊接參數(shù)。改進(jìn)B型地鐵轉(zhuǎn)向架橫梁組成的焊接工藝，即采用調(diào)整組裝放量、焊接順序、優(yōu)化焊接參數(shù)、控制焊接層間溫度四個(gè)措施來實(shí)現(xiàn)減少焊接變形和焊后調(diào)修工作量。

焊接變形；焊接順序；橫梁組成

0 前言

B型地鐵橫梁組成中牽引拉桿座、齒輪箱牽引拉桿座、齒輪箱吊座與橫梁管的連接焊縫多為環(huán)形焊縫，具有坡口大且集中于橫梁組成中間部位的特點(diǎn)。焊接方式通常為手工焊接與機(jī)械手自動(dòng)化多次協(xié)同焊接作業(yè)，這樣會(huì)造成焊后橫梁組成發(fā)生較大的變形，需要多次火焰調(diào)修。而多次火焰調(diào)修會(huì)降低接頭強(qiáng)度和韌性，對(duì)轉(zhuǎn)向架的整體性能有一定影響，給行車安全帶來隱患。因此在B型地鐵橫梁組成生產(chǎn)制造的過程中，如何減小橫梁組成的焊接變形量，達(dá)到可控范圍內(nèi)，是亟待解決的技術(shù)問題。

1 橫梁結(jié)構(gòu)尺寸

B型地鐵橫梁是由2根橫梁鋼管和2個(gè)縱向梁、2個(gè)電機(jī)吊座、2個(gè)齒輪箱吊座、2個(gè)齒輪箱牽引拉桿座、2個(gè)牽引拉桿座組合成的“#”字形閉合結(jié)構(gòu)，如圖1所示。容易產(chǎn)生較大焊接變形的3個(gè)尺寸[1]：牽引拉桿座到橫梁中心尺寸L1；齒輪箱牽引拉桿座到橫梁中心尺寸L2；齒輪箱吊座中心到橫梁中心尺寸L3。

2 影響焊接變形因素

牽引拉桿座、齒輪箱牽引拉桿座、齒輪箱吊座與橫梁管的連接形式環(huán)形焊縫多集中于橫梁組成的中間部位，為對(duì)接和角接的組合焊縫，要求進(jìn)行三層三道焊，見圖2。較大的坡口填充量會(huì)引起焊接變形[2]；組裝放量、焊接順序及參數(shù)均可影響焊接變形量。

圖1 B型地鐵橫梁組成結(jié)構(gòu)示意

圖2 焊縫形式示意

3 焊接變形控制

3.1 焊前組裝放量的調(diào)整

焊接的反變形量是在焊接前對(duì)工件的線性尺寸做出改變，以補(bǔ)償焊后變形所作的調(diào)整。統(tǒng)計(jì)L1、L2、L3焊接前后尺寸的變化，將牽引拉桿座、齒輪箱牽引拉桿座、齒輪箱吊座到橫梁中心的距離分別加大2 mm，并改造組裝工裝。便于在以后的批量生產(chǎn)中不會(huì)因組裝出現(xiàn)誤差而造成返修，同時(shí)也有利于提高組裝效率。

3.2 焊接順序的調(diào)整

B型地鐵橫梁組成采用的是手工焊接加機(jī)械手焊接的生產(chǎn)模式，無法采用對(duì)稱焊接的焊接順序。鑒于此，將焊接順序調(diào)整為：橫梁組成組裝完成后由手工焊進(jìn)行牽引拉桿座、齒輪箱牽引拉桿座、齒輪箱吊座與橫梁管的連接焊縫打底層焊接，然后由機(jī)械手進(jìn)行電機(jī)吊座、齒輪箱吊座與橫梁管連接焊縫填充層、蓋面層的焊接，最后再由手工焊進(jìn)行其余機(jī)械手因空間限制無法達(dá)到的焊縫填充層、蓋面層的焊接。這種焊接順序有效控制了焊接變形。

3.3 焊接參數(shù)的調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)焊接變形主要產(chǎn)生在打底層。根據(jù)EN1011-1-2002中熱輸入量為Q=kUI/v，減小電流、電壓或提高焊接速度可減少焊接輸入量[3]。但如果提高焊接速度，易出現(xiàn)咬邊、層間未熔合等焊接缺陷。為了保證減小電流而不影響熔深，還需修正弧長(zhǎng)和降低電弧挺度。通過在試驗(yàn)板上進(jìn)行焊接做金相得知，220 A的電流弧長(zhǎng)修正和電弧挺度均調(diào)到-5，與260 A電流弧長(zhǎng)修正和電弧挺度均為0時(shí)得到的熔深相同。所以將打底層的焊接電流由260A降低到220 A。具體參數(shù)如表1所示。

表1 焊接參數(shù)的調(diào)整

3.4 層間溫度的控制

層間溫度過高是導(dǎo)致焊接變形的又一重要因素[4]。經(jīng)過多次試焊總結(jié)得出焊接變形較小且能保證生產(chǎn)效率的層間溫度，并結(jié)合環(huán)境溫度以秒為單位轉(zhuǎn)化成時(shí)間。固化在焊接程序中，方便控制。具體方法即在機(jī)械手焊接完成打底層后增加延時(shí)等待程序，延時(shí)程序完成后，再進(jìn)行填充層的焊接，以此類推。

4 結(jié)論

通過批量調(diào)研橫梁組成后焊后變形，得到影響橫梁組成焊接變形因素有3個(gè)——焊接前放量、焊接順序和焊接參數(shù)。通過改進(jìn)B型地鐵橫梁組成的焊前組裝放量、調(diào)整焊接順序和焊接參數(shù)等方法，達(dá)到減小橫梁組成焊后變形和減少焊后調(diào)修的目的。

得出結(jié)論：（1）通過調(diào)整焊前組裝放量，可以減少牽引拉桿座、齒輪箱牽引拉桿座、齒輪箱吊座到橫梁中心的相對(duì)位置變形。（2）合理選擇機(jī)械手與手工焊接之間的打底、填充和蓋面的焊接順序，可減少焊接變形量[5]。（3）減少電流參數(shù)、編制機(jī)械手打底與填充層焊接延時(shí)程序，控制層間溫度，減少熱輸入量，進(jìn)而控制焊接變形的產(chǎn)生。

[1]趙克儉，李文.CRH2高速動(dòng)車組焊接構(gòu)架變形預(yù)測(cè)與控制[J].城市建設(shè)理論研究·電子版，2014，23.

[2] 林焱彬.大型鋼結(jié)構(gòu)制作中焊接變形的控制[J].中外企業(yè)家，2016（20）：10.

[3]李維，梁玉姣.100%低地板現(xiàn)代有軌電車項(xiàng)目車頂空調(diào)框焊接方法分析[J].科技尚品，2016（3）：274.

[4] 劉宗鑫.鋼材焊接變形的因素及控制方法論[J].城市建設(shè)理論研究·電子版，2014，9。

[5] 張波，張建軍，劉堯.淺談分離器的焊接工藝[J].城市建設(shè)，2012（16）：[頁碼不詳].

Welding deformation control of crossbeam of type B metro bogie

FU Yao1，F(xiàn)AN Yabin2，CUI Yan1
（1.Bogie Technology Center，CRRC Tangshan Co.，Ltd.，Tangshan 063035，China；2.Bogie Technology Center，CRRC Tangshan Co.，Ltd.，Tangshan 063035，China）

According to the B type bogie beam of the large amount of deformation in the production process after welding，spot welding deformation analysis of the product structure and quantity statistics，there are three main factors influencing the welding deformation of welding assembly before the volume size，welding sequence，welding parameters.The welding process for improving B type metro frame beam components，that is，five measures to adjust the assembly volume and welding sequence，increase the rigid support，optimize the welding parameters and control the inter-weld temperature to reduce the welding deformation and post-weld repair work.

welding deformation；welding sequence；crossbeam composition

TG457.11

B

1001－2303（2017）08－0114-02

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.08.22

2017-04-04

付 瑤（1988—），女，工程師，碩士，主要從事轉(zhuǎn)向架相關(guān)工作。Email：45696608@qq.com。

本文參考文獻(xiàn)引用格式：付瑤，樊亞斌，崔巖. B型地鐵轉(zhuǎn)向架橫梁組成焊接變形控制[J].電焊機(jī)，2017，47（08）：114-115.