地鐵構架焊接變形控制

陳壽永　曲志峰　明輝　趙永州

摘 要：隨著焊接技術的發展和應用，怎樣減少工程的形變成為了當下最主要的問題之一。地鐵框架焊接時會因為框架焊接操作時和補焊時產生形變，本文會就這兩種形變提出相對應的解決方法。

關鍵詞：地鐵構架：焊接；變形控制

前言

隨著社會的不斷發展，城市交通也越來越便利，地鐵是城市交通高速發展下的產物，作為城市交通的主要交通方式之一，地鐵整體的設計以及質量的要求也越來越嚴格，其中地鐵構架的質量也更加得到關注，地鐵框架焊接技術是保障地鐵框架質量的最關鍵因素之一。本文主要介紹地鐵框架的焊接技術及其變形控制。

1.地地鐵構架焊接方法簡析

MAG焊接方法是焊機焊接的方法之一，廣泛應用于框架的焊接當中。MAG焊接方法是在惰性氣體中加入保護氣體進行焊接的一種方法，其中作為保護氣體的大多是氧化性氣體，例如氧氣或二氧化碳。由于在焊接過程中焊接熔滴具備不穩定性以及電弧的人功率不夠高等原因，惰性氣體的加入可以很好的提高熔滴的穩定性，增大電弧的熱功率而且還可以在一定程度上減少焊接成本。

在實際做業過程中MAG焊接大多采用短路過度、射流過度等方法，適用于焊接合金鋼碳鋼和不銹鋼等金屬當中。MAG焊接在實際做業時應注意在焊接之前檢查極性是否采用直流反接，檢查送絲系統是否無阻，檢查焊槍導電咀是否磨損，檢查減壓器和流量計是否工作正常，注意檢查氣體，同時焊接做業時周圍風速要小宇2m/s。正式做業時避免焊縫過窄，起弧時要飽滿，焊接時要考慮到下一焊接打磨的縫隙，收弧時要多點幾次防止裂紋的出現，盡量避免產生氣孔，要合理控制焊接速度，不要過分追求速度而忽視了焊縫的余溫等條件。MAG焊接在實際做業時要注意焊后的處理工作，注意打磨接頭，自己檢查外形是否合格，是否是按照圖紙焊接，有無過多的焊接變形。

2.框架變形產生原因

2.1框架橫向收縮變形

地鐵的框架焊接大多是使用MAG焊接方法，所以就導致了不可避免的出現缺陷，在清理缺陷過程中就會使框架發生橫向收縮變形。缺陷的產生有許多種，其中最主要的原因就是在焊接過程中不均勻受熱和冷卻，同時焊接時焊接的速度和焊接的順序也會造成這種缺陷。由于是人力做業，所以這種缺陷是不可避免的。針對這種情況，一般都會進行缺陷清理，在缺陷清理時，有時會破壞鑄件內的結構平衡，使缺陷處的鋼液融化，缺陷處鑄件就會往里收縮，產生收縮變形。

2.2補焊過程中的變形

MAG焊接方法在焊接結束之后要進行一定量的補焊，在補焊過程中也會導致地鐵框架變形[1]。在補焊時，由于補焊時環境因素（風速、濕度、溫度等）與初次焊接時的環境因素有所差別，就會導致焊接口處的焊縫的不齊，就會導致地鐵框架變形。同時補焊時打亂了最初的焊接順序，就使得接口處出現差別，也間接的導致了地鐵框架的變形。

3.變形控制的方法

3.1改良焊接結構

焊接結構對焊接變形的影響尤為重要。焊縫的分布會影響焊件的焊接變形，對稱均勻的焊縫分布有利于減少焊接零件的焊接變形；焊接縫的橫截面積影響著焊接零件在冷卻過程中的形變，面積越大，影響越大，所以有效的減小焊縫的橫截面積是減少形變的有效方法之一；焊接的坡口尺度也會對形變產生一定的影響，坡口尺度越少越不容易發生形變，所以減小破口尺度也可以很好的控制焊接形變。

3.2預留框架收縮縫隙

在焊接過程中采用合理的參數會很好的控制形變。在焊接過程中，根據理論和實際作業經驗，在估計焊接零件形變的方向和大小的前提下合理的安排焊接縫隙，這樣可以很好的減少地鐵框架的變形。但是在實際做業過程中要注意，如果在實際焊接時，焊接的零件焊接時所產生的縫隙不是規則形狀時，就會與根據理論得出的結果有出入，這時候就要評價自身的經驗去把握預留收縮縫隙，也可以運用幾個實際產品來進行試驗，得出最新的數據再去進行理論推斷。合理的安排控制框架的收縮縫隙是控制形變的又一有利方法[2]。

3.3合理使用焊接方法

焊接方法的不同就會導致不同的線能量，線能量的高低直接影響著焊接塑性壓縮區的不同，線能量越低，焊接塑性壓縮區越小，反之，焊接塑性壓縮區越大。焊接塑性壓縮區直接影響焊接形變。所以采用線能量比較低的焊接方法可以通過對焊接塑性壓縮區的控制從而去減小焊接形變。而且在焊接時所使用的方法不同，就會導致焊接時所產生的熱量的不同，由于不同氣體對于保護焊電弧熱量分布不同，就會導致加熱的面積不同，焊接零件的變形也就不同。經過實際做業之后發現多層焊相對于單層焊而言，每次焊接時所用的熱輸入要少的多，這樣就會導致焊接壓縮塑性變形區變小，可以很好的控制形變。而且多層焊接時，每一層的收縮量都在不斷減少，所以用多層焊來代替單層焊收縮量的變化不能單純的來計算，實際做業中產生的影響要比想象中的多。所以采用多層焊接代替單層焊接是減少形變的方法可以應用到實際做業中[3]。

3.4合理安排焊接順序

在實際做業過程中，不同的焊接順序影響著框架的形變。一般在焊接時都采用兩種焊接順序，分區施焊和從中間向兩邊施焊的方法，前者適用于大面積的焊接工程，后者適用于小面積的焊接工程。區域小的焊接工程，由中間向兩邊焊接時中間所產生的熱量中間散熱快，有縮小兩端溫度差的作用，局部產生的形變會相互抵消，這樣整體上就會減少地鐵框架的焊接形變。合理的安排焊接順序可以有效的減少形變，具體的焊接順序還要根據實際的地鐵框架工程進行選擇。

改良焊接結構、預留框架收縮縫隙、合理使用焊接方法和焊接順序可以很好的改善由于地鐵框架焊接操作時和補焊時產生形變的有利方法。可以廣泛的應用于地鐵框架焊接工程中來，這幾種控制方在其他行業的框架焊接工程也可以起到參考作用。

參考文獻：

[1]杜世宇，申根林，蔡繼新.整體鑄造構架焊接變形的控制[J].中國鑄造裝備與技術，2013，05：3-6.

[2]辛勇生.深圳地鐵構架側梁焊接變形的控制[J].裝備制造，2009，12：160.

[3]李婭娜，兆文忠，楊鑫華，盧碧紅.構架側梁焊接變形的數值仿真與實驗驗證[J].鐵道學報，2008，03：26-30.