B型地鐵轉向架橫梁組成焊接變形控制

付 瑤，樊亞斌，崔 巖

（1.中車唐山機車車輛有限公司 轉向架技術中心，河北唐山 063035；2.中車唐山機車車輛有限公司 轉向架廠，河北 唐山 063035）

B型地鐵轉向架橫梁組成焊接變形控制

付 瑤1，樊亞斌2，崔 巖1

（1.中車唐山機車車輛有限公司 轉向架技術中心，河北唐山 063035；2.中車唐山機車車輛有限公司 轉向架廠，河北 唐山 063035）

針對B型地鐵轉向架橫梁組成生產過程中焊后變形量大的問題，分析產品結構和現場焊接變形量統計數據，影響焊接變形量的主要因素有三個：焊前的組裝放量尺寸、焊接順序、焊接參數。改進B型地鐵轉向架橫梁組成的焊接工藝，即采用調整組裝放量、焊接順序、優化焊接參數、控制焊接層間溫度四個措施來實現減少焊接變形和焊后調修工作量。

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形焊縫，具有坡口大且集中于橫梁組成中間部位的特點。焊接方式通常為手工焊接與機械手自動化多次協同焊接作業，這樣會造成焊后橫梁組成發生較大的變形，需要多次火焰調修。而多次火焰調修會降低接頭強度和韌性，對轉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制造的過程中，如何減小橫梁組成的焊接變形量，達到可控范圍內，是亟待解決的技術問題。

1 橫梁結構尺寸

B型地鐵橫梁是由2根橫梁鋼管和2個縱向梁、2個電機吊座、2個齒輪箱吊座、2個齒輪箱牽引拉桿座、2個牽引拉桿座組合成的“#”字形閉合結構，如圖1所示。容易產生較大焊接變形的3個尺寸[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形焊縫多集中于橫梁組成的中間部位，為對接和角接的組合焊縫，要求進行三層三道焊，見圖2。較大的坡口填充量會引起焊接變形[2]；組裝放量、焊接順序及參數均可影響焊接變形量。

圖1 B型地鐵橫梁組成結構示意

圖2 焊縫形式示意

3 焊接變形控制

3.1 焊前組裝放量的調整

焊接的反變形量是在焊接前對工件的線性尺寸做出改變，以補償焊后變形所作的調整。統計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中不會因組裝出現誤差而造成返修，同時也有利于提高組裝效率。

3.2 焊接順序的調整

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

3.3 焊接參數的調整

現場統計發現焊接變形主要產生在打底層。根據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，還需修正弧長和降低電弧挺度。通過在試驗板上進行焊接做金相得知，220 A的電流弧長修正和電弧挺度均調到-5，與260 A電流弧長修正和電弧挺度均為0時得到的熔深相同。所以將打底層的焊接電流由260A降低到220 A。具體參數如表1所示。

表1 焊接參數的調整

3.4 層間溫度的控制

層間溫度過高是導致焊接變形的又一重要因素[4]。經過多次試焊總結得出焊接變形較小且能保證生產效率的層間溫度，并結合環境溫度以秒為單位轉化成時間。固化在焊接程序中，方便控制。具體方法即在機械手焊接完成打底層后增加延時等待程序，延時程序完成后，再進行填充層的焊接，以此類推。

4 結論

通過批量調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——焊接前放量、焊接順序和焊接參數。通過改進B型地鐵橫梁組成的焊前組裝放量、調整焊接順序和焊接參數等方法，達到減小橫梁組成焊后變形和減少焊后調修的目的。

得出結論：（1）通過調整焊前組裝放量，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位置變形。（2）合理選擇機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、編制機械手打底與填充層焊接延時程序，控制層間溫度，減少熱輸入量，進而控制焊接變形的產生。

[1]趙克儉，李文.CRH2高速動車組焊接構架變形預測與控制[J].城市建設理論研究·電子版，2014，23.

[2] 林焱彬.大型鋼結構制作中焊接變形的控制[J].中外企業家，2016（20）：10.

[3]李維，梁玉姣.100%低地板現代有軌電車項目車頂空調框焊接方法分析[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，2012（16）：[頁碼不詳].

Welding deformation control of crossbeam of type B metro bogie

FU Yao1，FAN 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，主要從事轉向架相關工作。Email：45696608@qq.com。

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