淺析動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架焊接變形

張紋源

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速動(dòng)車組列車已經(jīng)是提升鐵路運(yùn)力、解決人們出行難題的重要手段之一。轉(zhuǎn)向架是動(dòng)車組車輛的關(guān)鍵部件，因此轉(zhuǎn)向架焊接質(zhì)量就顯得尤為重要。本文淺顯地闡述了動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架作用，影響焊接變形的因素及控制焊接變形的方法。希望能夠?qū)I(yè)工作人員有所幫助，保障動(dòng)車組的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向架焊接;影響因素;控制方法

1.引言

近年來，隨著國家鐵路建設(shè)的發(fā)展，高速動(dòng)車組列車因其安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)是人們出行的重要交通工具。轉(zhuǎn)向架是高速列車的關(guān)鍵部件之一，焊接是其生產(chǎn)制造過程的主要方法，轉(zhuǎn)向架焊接質(zhì)量的好壞取決于焊接過程中能否有效的控制焊接變形，因此，研究焊接變形對(duì)提升動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架制造水平具有十分重要的意義。由于焊接過程十分特殊，部件焊接是會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，同時(shí)焊接過程會(huì)產(chǎn)生一定的焊接形變，并且兩種變形經(jīng)常表現(xiàn)出相反的特性，所以，如果不進(jìn)行相應(yīng)的研究和控制，很難通過簡單的方法獲得形變量和殘余應(yīng)力都比較小的工件。構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架中起到支撐負(fù)載功能的主要部件，保證構(gòu)架的焊接可靠性十分重要。

2.動(dòng)車組構(gòu)架簡介

構(gòu)架相當(dāng)于轉(zhuǎn)向架的龍骨，其它的零部件都需要安裝在構(gòu)架上。轉(zhuǎn)向架各個(gè)部分以及各方向的力都通過構(gòu)架進(jìn)行傳遞。動(dòng)車組構(gòu)架結(jié)構(gòu)通常為“H”型或者“日”構(gòu)架，主要取決于是否具有端部的水平梁結(jié)構(gòu)。構(gòu)架整體由左右兩個(gè)側(cè)梁和橫梁焊接組合而成，作為主體結(jié)構(gòu)。

3.焊接變形產(chǎn)成的原因

焊接變形產(chǎn)生的變形有很多，總的來說分為材料、結(jié)構(gòu)和工藝三個(gè)方面。

3.1材料本身的原因

焊接材料和母材的材料對(duì)焊接變形都有一定的影響，主要是因?yàn)椴牧媳旧淼臒嵛锢硇阅芎土W(xué)性對(duì)焊接過程中的焊接變形有很大的影響。熱物理性能對(duì)焊接變形的影響主要因?yàn)闊醾鲗?dǎo)系數(shù)的大小不同，通常情況下，材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)越大，熱量在材料上傳導(dǎo)的越快，材料溫度差值越小，焊接變形越小，反之亦然。材料的力學(xué)性能對(duì)焊接變形主要在熱膨脹系數(shù)和屈服極限兩方面，其中，材料熱膨脹系數(shù)對(duì)焊接變形的影響最大，熱膨脹系數(shù)越大造成的焊接變形也越大。材料熱屈服極限也會(huì)對(duì)焊接變形有很大的影響，屈服極限越高引起的殘余應(yīng)力也會(huì)越高。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因

設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)焊接過程的變形影響是十分關(guān)鍵的，也是十分復(fù)雜的。在焊接過程中，焊接件的拘束度是一直變化的，拘束度增加過程會(huì)導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力也相應(yīng)增加，此時(shí)焊接變形會(huì)隨之降低，同時(shí)變形量還會(huì)跟外部約束力有關(guān)。通常，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其自身拘束度對(duì)焊接過程影響越大，而拘束度對(duì)焊接過程的影響會(huì)隨著結(jié)構(gòu)越復(fù)雜而變的復(fù)雜。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)結(jié)構(gòu)中板的厚度及加強(qiáng)筋板或加強(qiáng)板的位置、數(shù)量等進(jìn)行優(yōu)化對(duì)減小焊接變形有著十分重要的作用。

3.3焊接工藝原因

不同的焊接工藝會(huì)造成不同的焊接變形，例如：焊接方法的選取、焊接參數(shù)、焊接部件的夾持和固定方式、焊接的方向和次序等等。在各種工藝因素中，對(duì)焊接變形影響最大的是焊接次序，焊接殘余應(yīng)力的大小和分布會(huì)隨著焊接次序的不同而不同。焊接層數(shù)和焊接參數(shù)對(duì)焊接變形的影響也是十分巨大的。為了能夠盡可能的減少焊接形變和殘余應(yīng)力，更好的控制焊接殘余應(yīng)力的分布，專業(yè)從業(yè)者往往不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，利用特殊的焊接工藝和方法來達(dá)到此目的。

4.焊接變形的控制方法

前文已經(jīng)介紹了影響焊接變形的主要因素有三個(gè)方面，分別為：材料原因、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和焊接工藝，對(duì)焊接變形的控制方法也應(yīng)該從這三個(gè)方面進(jìn)行著手，實(shí)際生產(chǎn)制造過程中，焊接材料往往是固定，所以我們重點(diǎn)從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和焊接工藝兩方面進(jìn)行焊接變形控制方法。

4.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方法

焊縫設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該選擇合適的焊縫尺寸，因?yàn)楹缚p尺寸的大小直接影響焊接量的和焊接變形。焊縫的尺寸越小，焊接工作量就越小，由此造成的焊接變形也越小，所以，在條件允許的情況下，盡量將焊縫的尺寸設(shè)計(jì)的小些。另外，面對(duì)一些較大的焊縫時(shí)，采用坡口焊接的設(shè)計(jì)往往能夠很好的控制焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。無論采用什么方式，焊接變形永遠(yuǎn)不能被完全消除，因此，針對(duì)焊接設(shè)計(jì)，應(yīng)盡可能的減少焊縫數(shù)量，從根本上減少焊接變形和焊接殘余應(yīng)力。

4.2焊接工藝方法

焊接工藝方法主要應(yīng)用于焊接零部件的制造過程中，主要分三個(gè)階段的方法，分別是焊接前的預(yù)防方法、焊接過程中的控制方法和焊后矯正方法。 焊前預(yù)防方法。焊前預(yù)防主要是將零部件在焊接前就進(jìn)行拉伸或者固定，零部件拉伸量在焊接過程中被焊接變形量所抵消。固定是指運(yùn)用物理方法將零部件進(jìn)行固定，保證焊接過程中零部件不會(huì)發(fā)生變形。焊接過程控制方法主要應(yīng)用于焊接過程。選擇合理規(guī)范的焊接參數(shù)和焊接次序，亦或采用雙側(cè)同焊的方法，都能很好的控制焊接變形。焊后矯正方法。零部件焊接后，可以通過矯正的方法消除已經(jīng)產(chǎn)生形變和焊接殘余應(yīng)力。焊后矯正方法主要分為加熱矯正法和機(jī)械矯正法。

5.結(jié)語

焊接殘余應(yīng)力與形變產(chǎn)生的原因是十分復(fù)雜的，必須對(duì)它們產(chǎn)生的原因進(jìn)行充分的分析，找到關(guān)鍵影響因素，掌握了這些影響因素的規(guī)律，就能制定出相應(yīng)的控制方法分別解決焊接殘余應(yīng)力和焊接形變，另外，還可以統(tǒng)籌思考，制定一些既能控制焊接殘余應(yīng)力又能控制焊接形變的方法。本文淺顯地闡述了動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架作用，影響焊接變形的因素及控制焊接變形的方法。能夠?qū)I(yè)工作人員有所幫助，保障動(dòng)車組的安全運(yùn)行。

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