車架鋼結(jié)構(gòu)組裝和焊接變形控制思考

梁盛德 于姣 喬巖

摘要：在機(jī)車生產(chǎn)行業(yè)，行車安全是設(shè)計(jì)工作首選，因?yàn)檐嚰茕摌?gòu)件是最主要的機(jī)車承載零部件，但同時(shí)由于車架結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中無法防止變形問題發(fā)生，主要原因就是由于車架由不同結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)零部件連接而來，當(dāng)車架鋼構(gòu)件安裝和焊接后會(huì)發(fā)生個(gè)別位移或整體變形。若是在車架組裝與焊接環(huán)節(jié)不及時(shí)落實(shí)針對(duì)性措施，會(huì)導(dǎo)致尺寸出現(xiàn)誤差和強(qiáng)度受損等問題，對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)焊接與裝配工作會(huì)起到不良影響，無法確保生產(chǎn)方案順利推進(jìn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不相符而成為殘次品?；诖耍ㄟ^落實(shí)科學(xué)有效的糾正措施，對(duì)車架組裝與焊接變形開展積極控制，深化加強(qiáng)并確保車架總體質(zhì)量，在加強(qiáng)車架質(zhì)量方面具有積極影響。

關(guān)鍵詞：車架鋼結(jié)構(gòu);組裝;焊接變形;有效控制

引言：

車架結(jié)構(gòu)主要是有牽引柱、安裝座、側(cè)柱、封板、大梁和加強(qiáng)柱等基本結(jié)構(gòu)，但不同車型的車架鋼結(jié)構(gòu)型式具有一定區(qū)別。變形會(huì)導(dǎo)致很多不良后果，在車架鋼結(jié)構(gòu)制造中有必要落實(shí)工藝準(zhǔn)備，充分防止變形或限制變形率，防止發(fā)生超標(biāo)問題。在車架鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中國，主要有三點(diǎn)變形控制措施。

1控制組裝過程變形車架鋼結(jié)構(gòu)的組裝流程

1.1反變形法

在車架組裝中骨架組裝是環(huán)節(jié)基礎(chǔ)，在組裝之前需要明確各零件符合工藝標(biāo)準(zhǔn)。車架插骨架組裝時(shí)要分析焊接后收縮等多項(xiàng)因素，基于焊縫受溫度影響會(huì)產(chǎn)生變化，在冷卻后又會(huì)使焊接收縮，從而導(dǎo)致組件在焊接后產(chǎn)生長度改變，從而超過組件驗(yàn)收規(guī)范，無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)安裝條件。因此為避免焊接后產(chǎn)生收縮變化，在裝配時(shí)必須采取反變形措施，以填補(bǔ)焊接變形量。此種方式主要在生產(chǎn)期間提前制造變形，而控制此變形量一般等于與焊接后變形方向相反變形量。由于車架骨架安裝時(shí)要滿足安裝工藝尺寸，此環(huán)節(jié)極易發(fā)生錯(cuò)邊問題，尤其是在牽引梁與邊梁銜接部位。因此為避免在安裝時(shí)發(fā)生誤邊情況，所有部件獨(dú)立公差都必須立足整機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行考慮，上下公差范圍也盡量一致[1]。車架通常都會(huì)有相應(yīng)的上撓度條件，在安裝車架前要經(jīng)過嚴(yán)密檢查，組裝時(shí)防止下?lián)隙葐栴}產(chǎn)生。封板與強(qiáng)化梁等裝配要根據(jù)結(jié)構(gòu)確定安裝順序，特殊情況下還要思考在個(gè)別封板和強(qiáng)化梁等安裝環(huán)節(jié)中進(jìn)行安裝。組裝封板時(shí)要立足整體考慮焊縫要求，規(guī)范焊縫位置，在封板組裝時(shí)要留出合理的間隔，并且防止日常對(duì)接部位發(fā)生錯(cuò)邊問題。

1.2工裝固定法

車架擁有多種安裝座，且形式存在差異性，為確保質(zhì)量，安裝座在組裝時(shí)通過工裝可以切實(shí)防止尺寸出現(xiàn)誤差。

1.3剛性固定約束法

在進(jìn)行車架安裝環(huán)節(jié)中，要根據(jù)車架不同構(gòu)造形式采取相應(yīng)的防護(hù)策略，來制約變形。剛性固定約束法，實(shí)質(zhì)上是將焊結(jié)構(gòu)在硬質(zhì)夾層或剛性胎具上進(jìn)行緊固，不過此方法也會(huì)產(chǎn)生待焊鋼結(jié)構(gòu)的部件角變化以及扭曲變形等問題獲得切實(shí)控制。

2控制焊接過程變形

焊接環(huán)節(jié)控制主要可以通過科學(xué)焊接方式與焊接參數(shù)規(guī)范、選擇科學(xué)焊接順序和使用雙側(cè)加熱、隨焊跟蹤激冷以及隨焊碾壓等手段，以此實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力充分縮小和焊接變形深度降低。隨焊雙側(cè)加熱方法可以發(fā)揮控制焊接殘余應(yīng)力與變形的積極作用，能使橫向應(yīng)變、最大剪切應(yīng)變和縱向應(yīng)變均勻分布，變化溫和;隨焊激冷方法可以明顯減少殘余應(yīng)力以及降低焊接變形;隨焊碾壓方法沒有得到普及應(yīng)用，其優(yōu)勢在于加強(qiáng)焊接變形等環(huán)節(jié)效果相對(duì)可觀，然而問題在于設(shè)備繁瑣、操作難度大、科學(xué)焊接順序能切實(shí)減輕焊接殘余應(yīng)力與變形量，能夠優(yōu)化殘余應(yīng)力分布，可以在多道焊接時(shí)強(qiáng)烈控制變形，以充分控制變形[2]。

在車架結(jié)構(gòu)焊接工藝選擇與焊接參數(shù)布置時(shí)，主要立足以下五點(diǎn)進(jìn)行落實(shí)：第一，焊時(shí)盡可能選用較小熱輸入，采用跳焊和分段焊方式進(jìn)行連接，相關(guān)焊縫具備多層焊接和超臨界流二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接條件等。第二，焊接順序與分段焊科學(xué)選擇，便于焊構(gòu)件受熱均勻。焊接順序要按照由內(nèi)到外、從中央至兩頭、從前至后的原則進(jìn)行對(duì)稱焊縫，確保冷熱平衡。第三，面對(duì)不同焊接材質(zhì)，通常按照提前預(yù)熱、焊接后回火的原則，從而消除焊接應(yīng)力。第四，在焊接時(shí)，主要關(guān)注焊接電流取下限值的控制，切實(shí)減小熱輸入值。第五，進(jìn)行焊接時(shí)還需要分析焊接材質(zhì)、焊接部位、焊接工藝、板厚度以及焊縫類型等問題，借助科學(xué)的工藝推動(dòng)焊接質(zhì)量。

3焊后實(shí)施矯正控制變形

當(dāng)在進(jìn)行與焊接組件連接時(shí)，對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的殘余變形必須采取糾正措施來減少或者緩解。加溫矯治和機(jī)械矯治是焊后矯治的兩種有效措施。加溫矯治主要通過全面加溫和局部升溫來進(jìn)行矯治。

整體熱矯正主要是通過對(duì)焊構(gòu)件整體進(jìn)行加熱，溫度升至鍛造溫度之上，然后進(jìn)行矯正。此方式優(yōu)勢在于能對(duì)形狀出現(xiàn)嚴(yán)重偏差的構(gòu)建實(shí)施切實(shí)消除，不利因素在于此方式在整體加熱后，會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件冶金方面出現(xiàn)副作用，也由此該方法在普及應(yīng)用上還存在一定局限性。

局部加熱矯正是指利用明火對(duì)焊接件局部進(jìn)行加溫，對(duì)焊構(gòu)件表面進(jìn)行高溫預(yù)熱，使局部材料高溫膨脹，但是構(gòu)件本身仍受硬性束縛，在局部產(chǎn)生熱擠壓塑性變形，在溫度下降后材料自然收縮，能與焊接后的熱拉伸變形能量互相抵消，進(jìn)行矯正[3]。火焰加熱技術(shù)在具體的制造環(huán)節(jié)中使用得比較廣泛，一般采用氣焊焊炬，設(shè)備簡單常見方便購買，操作方法也比較易學(xué)，靈活便捷。在上述方法之外，還可以使用錘擊方法、靜力加壓鋼筋矯直方式和焊縫靜壓方式等來有效地矯正變形問題。

結(jié)語：

綜上所述，在車架鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，勢必會(huì)出現(xiàn)焊縫和安裝變形問題，因此如何抑制變形是工廠工作人員必須集中思考的問題，要求在制造時(shí)有力把控各個(gè)環(huán)節(jié)，有效控制各環(huán)節(jié)變形量，若是超出尺寸驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，將要及時(shí)加以矯正，在科學(xué)經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)，確保車架質(zhì)量，保證使用性能以及強(qiáng)度穩(wěn)定、安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳誠.汽車4S店鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量控制研究[J].四川建材，2021，47（03）：66-67.

[2]盧現(xiàn)陽.鋼結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力及焊接變形控制技術(shù)研究[J].中國高新科技，2020（22）：40-41.

[3]蔣光軍.淺析鋼結(jié)構(gòu)焊接變形與殘余應(yīng)力控制方法[J].四川建筑，2020，40（04）：256-257.