金亞平 周建強(qiáng) 孫貴舜
摘 要:構(gòu)架屬于轉(zhuǎn)向架的基本承載部件,同時(shí)也是轉(zhuǎn)向架中其余零件順利安裝的前提與基礎(chǔ),它不僅要支撐機(jī)車(chē)中的全部設(shè)備,還需有效傳遞機(jī)車(chē)牽引力。所以,在落實(shí)構(gòu)架生產(chǎn)工作時(shí),焊接應(yīng)力以及變形控制特別重要,側(cè)梁就屬于焊接時(shí)有效控制與管理焊接變形的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向架構(gòu)架;側(cè)梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);焊接變形
引言:
本文結(jié)合筆者的自身實(shí)踐,以路基處理車(chē)為研究對(duì)象,對(duì)側(cè)梁組焊當(dāng)中引發(fā)應(yīng)力和變形的具體因素做出了細(xì)致的分析,從側(cè)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及組焊順序入手,最大范圍降低焊接應(yīng)力和變形,希望可以在今后的構(gòu)架組焊中不借助整體調(diào)修以及退火處理技術(shù)的協(xié)助,進(jìn)而有效降低成本的投入,提升實(shí)際工作效率。
1路基處理車(chē)構(gòu)架側(cè)梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.1 構(gòu)架側(cè)梁組成
路基處理車(chē)的構(gòu)架由腹板、中間板、筋板、下拱板以及下?lián)醢褰M成。側(cè)梁一方的腹板是鋼板,這一側(cè)梁同橫梁焊接形成構(gòu)架,而另一方的腹板就是用三塊鋼板來(lái)拼焊而成的,同理下拱板也是由三塊鋼板的拼焊組成。
1.2 側(cè)梁結(jié)構(gòu)與工藝特點(diǎn)
路基處理車(chē)的側(cè)梁從側(cè)面觀看,形狀較為簡(jiǎn)單,兩端比中間輕,呈弓字形。因?yàn)楦鞑糠珠g都是自然過(guò)渡,因此為自動(dòng)焊奠定了基礎(chǔ),可有效提升焊接的品質(zhì),可用于大批量的轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)中。針對(duì)箱型梁而言(如圖一),因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)尺寸略長(zhǎng),在熱輸入中不均勻性明顯,會(huì)出現(xiàn)許多的焊接應(yīng)力和變形,有時(shí)候焊接變形會(huì)嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)要求,此時(shí)就要選擇火焰與機(jī)械等進(jìn)行矯正,這樣不但會(huì)加大成本投入,還會(huì)在某種程度上使殘余應(yīng)力的實(shí)際分布情況得到改變,易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,大幅縮短產(chǎn)品壽命。為控制箱形梁今后的實(shí)際焊接變形,可以選擇優(yōu)化結(jié)構(gòu),利用對(duì)稱(chēng)焊縫,轉(zhuǎn)變焊接的順序,調(diào)整實(shí)際的熱輸入量。所以,對(duì)側(cè)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊接過(guò)程展開(kāi)當(dāng)中探究,總結(jié)能降低側(cè)梁焊接變形的應(yīng)對(duì)方案與措施,對(duì)當(dāng)今的生產(chǎn)與今后同類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都有重要的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。
2構(gòu)架側(cè)梁焊接變形的控制
降低焊接應(yīng)力與變形的方法較多。第一,可以選擇科學(xué)的焊接程序,比如分段焊和分層焊。第二,在條件允許情況下選擇對(duì)稱(chēng)焊縫,讓它的變形相互抵消。第三,在施焊開(kāi)始之前對(duì)結(jié)構(gòu)做出預(yù)變形,此時(shí)的變形要與實(shí)際變形相反。
2.1根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)利用焊接變形
焊接應(yīng)力以及變形會(huì)出現(xiàn)在所有的鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)中,不能完全避免與消除,但是能在設(shè)計(jì)時(shí)科學(xué)借助焊接變形,讓它朝著利于結(jié)構(gòu)與降低整體應(yīng)力及變形的方向發(fā)展。在側(cè)梁構(gòu)架設(shè)計(jì)中,可以借助對(duì)稱(chēng)焊縫設(shè)計(jì)與預(yù)變形,利用焊縫的合理增加降低焊接的應(yīng)力與變形。側(cè)梁下方主要由下?lián)醢迮c下拱板拼焊組成,添加兩條焊縫不僅能降低下?lián)醢宓膶?shí)際壓型難度,還能在裝配中實(shí)現(xiàn)兩方水平度低于1的工藝要求。通常來(lái)說(shuō),在構(gòu)架的側(cè)梁中要形成拱狀上撓度,用來(lái)抵消由于車(chē)體的上方重量構(gòu)成的下彎。筆者總結(jié)了兩種預(yù)制上撓度的具體方案。
第一,在下料中,可以在腹板中預(yù)留適宜的上撓度,但此種做法會(huì)加大下料的成本及難度,并且還會(huì)加大裝配的難度。此種方式對(duì)構(gòu)架的要求十分嚴(yán)格。第二,利用機(jī)械或是火焰進(jìn)行調(diào)修,在機(jī)械調(diào)修中要使用專(zhuān)門(mén)機(jī)械,完成調(diào)修后會(huì)發(fā)生反彈;火焰調(diào)修是借助火焰加熱發(fā)生的局部變形,冷卻后縮短來(lái)具體實(shí)現(xiàn)的,它的準(zhǔn)確度較低。在底部設(shè)計(jì)中添加兩條對(duì)稱(chēng)型焊縫就相當(dāng)于在底部開(kāi)展了對(duì)稱(chēng)型火焰加熱活動(dòng),當(dāng)組裝焊接完成之后,側(cè)梁立馬就可以形成與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符的上撓度,此時(shí)可以不專(zhuān)門(mén)組織機(jī)械調(diào)修及火焰調(diào)修活動(dòng)。
2.2通過(guò)優(yōu)化焊接順序減少焊接變形
在落實(shí)路基處理車(chē)架的側(cè)梁焊接工作中,可以選擇以下多種焊接工藝。第一,根據(jù)有關(guān)要求組裝好上拱板中的腹板與筋板,組織定位焊活動(dòng)。第二,當(dāng)兩端板完成組裝后,組織定位焊活動(dòng)。第三,內(nèi)部焊縫可以用手工焊來(lái)完成。第四,落實(shí)兩側(cè)腹板的組裝工作,組織定位焊活動(dòng)。第五,完成中間腹板的組裝工作后,組織定位焊活動(dòng)。第六,在外部主焊縫中可以用機(jī)械手來(lái)實(shí)施焊接。
仔細(xì)觀察路基處理車(chē)當(dāng)中構(gòu)架的側(cè)梁結(jié)構(gòu),它是箱形結(jié)構(gòu)。筆者通過(guò)剖析得知,定位焊對(duì)于變形的實(shí)際影響偏小,只有筋板與兩端板要利用手工焊接,且筋板焊接對(duì)于側(cè)梁的縱向變形制約與影響偏小,但是焊接順序不合理極易引發(fā)側(cè)梁發(fā)生扭曲。在筋板和兩端板的焊接中,要避免對(duì)同一區(qū)域的持續(xù)加熱,合理落實(shí)上文提及的措施能把手工焊接時(shí)產(chǎn)生的實(shí)際焊接應(yīng)力和變形降至最低。在機(jī)械手組織開(kāi)展側(cè)梁外部的焊接活動(dòng)時(shí),焊接的順序特別重要,與實(shí)際的焊接變形緊密相關(guān),通常來(lái)說(shuō),機(jī)械手在落實(shí)外部焊接工作時(shí)要實(shí)施兩次焊接,且兩次都要選擇對(duì)角焊接(如圖二),使熱量輸入實(shí)現(xiàn)均勻分布。按照側(cè)梁的結(jié)構(gòu)特征可知,焊接的結(jié)構(gòu)剛性與焊縫變形扭曲成正比。筆者通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與剖析可知,首道焊縫要選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大的區(qū)域,此時(shí)的焊接變形量最低,也就是說(shuō),首道焊縫作用的拱板要有凸出部分。之后要借助機(jī)器手落實(shí)對(duì)稱(chēng)型自動(dòng)打底焊工作。當(dāng)首次打底焊接完成之后,就可形成向上擾度與向外旁彎。
在二次焊接時(shí),要先完成腹板中間兩道焊縫以及下拱板和下?lián)醢彘g兩道焊縫的焊接任務(wù),由于這時(shí)側(cè)梁還沒(méi)有焊接成一體,極易引發(fā)變形進(jìn)而降低應(yīng)力,最后使用對(duì)稱(chēng)交替焊落實(shí)側(cè)梁縱向的焊接工作。
3結(jié)束語(yǔ)
綜合來(lái)說(shuō),筆者通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)與探究得知。第一,在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,要適當(dāng)增加焊縫,促進(jìn)焊接變形的有效科學(xué)控制。第二,必須科學(xué)排列焊接的實(shí)際順序,以最大程度減輕具體的焊接應(yīng)力與變形。第三,通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,合理確定焊接順序,選擇應(yīng)力與變形較小的焊接工藝,有效提升焊接整體質(zhì)量。最后,筆者希望通過(guò)簡(jiǎn)要清晰的闡述,為相關(guān)行業(yè)工作人員今后的工作落實(shí)提供理論支撐,為我國(guó)該領(lǐng)域的發(fā)展添磚加瓦。
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