軌道車側(cè)梁焊接變形及擾度控制

孫貴舜 金亞平 周建強(qiáng)

摘 要：本文以軌道車相關(guān)底架梁結(jié)構(gòu)介紹為基礎(chǔ)，剖析了側(cè)梁的實際擾度變形與焊接后的具體彎曲變形。有關(guān)單位可以通過焊接工藝改革與反變形法相關(guān)方案的制定，有效管理及控制側(cè)梁焊接后的實際變形量及擾度值，進(jìn)而促進(jìn)軌道車所有指標(biāo)都滿足預(yù)先設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：側(cè)梁焊接;變形;撓度值;控制

引言：

多類型鋼材構(gòu)成軌道車的車架，它的具體形狀為扁平形，一般來說長度會在13m到17m之間。在落實相關(guān)鋼焊接工作時，焊縫多且焊接量大，還會出現(xiàn)較高的焊接應(yīng)力。在焊接時，如果選擇的焊接工藝缺乏合理，就可能產(chǎn)生較大的焊接變形量且很難在后期得到有效調(diào)整，甚至?xí)?dǎo)致某些零件與整體部件失效。所以，在焊接開始前，相關(guān)單位要科學(xué)探究焊接應(yīng)力，采用統(tǒng)一格式對各零件編號，根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)焊接工藝，不斷健全及完善有關(guān)施工工藝，做好焊接中變形量與擾度值的相關(guān)控制工作。

1焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生分析

1.1 不合理的工藝參數(shù)和焊接方法

通過調(diào)查可知，焊接方法、性能以及溫度場是影響構(gòu)件熱變形與殘余應(yīng)力的重要因素。在具體的焊接工作中，焊接隊伍要綜合考慮構(gòu)件結(jié)構(gòu)、尺寸以及材質(zhì)，選擇適宜的工藝參數(shù)以及焊接方法，以受熱區(qū)以及殘余應(yīng)力的降低為原則，有效控制凹坑、夾渣、氣孔以及裂紋等相關(guān)缺陷的發(fā)生范圍，盡量避免局部應(yīng)力的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)底架實際變形量與擾度值的有效降低。

1.2不合理的構(gòu)件接頭搭接形式和焊接構(gòu)件焊縫尺寸

焊接應(yīng)力會受到焊縫尺寸的制約及影響，同時殘余應(yīng)力與受熱區(qū)范圍成正比。此外，殘余應(yīng)力還會受到其余因素的影響，例如焊縫的余高、焊縫間隙、焊接構(gòu)件連接方式、焊接設(shè)計方案以及坡口形式與大小。

1.3焊接構(gòu)件的方法不合理及焊接順序不當(dāng)

針對多焊縫型構(gòu)件而言，例如集裝箱的箱體、工礦車的車體以及軌道車的底架等，焊接順序不同，就會導(dǎo)致焊接應(yīng)力與焊接的拘束度差異較大。拘束度、焊接應(yīng)力以及變形量三者之間也成正比。

2焊接變形的控制措施

2.1 合理設(shè)置焊縫位置

通過大量的實踐及分析可知，在焊接前一定要保證焊縫附近圓滑，不能有尺寸突變及尖角情況發(fā)生;在構(gòu)件的焊接中，焊縫不能太過集中，要保留充足的間隙，特別要注意焊縫交叉情況的發(fā)生，焊縫太過集中可能會產(chǎn)生雙向及三相應(yīng)力;如果焊縫在構(gòu)件的拐角區(qū)域，此時要以拐角焊縫不受力為宗旨，選擇連接焊接方式，要將焊縫區(qū)域受力調(diào)整成焊接構(gòu)件的均勻受力，進(jìn)而達(dá)到預(yù)先設(shè)想的理想效果。

2.2合理制定焊接順序

焊縫區(qū)域的金屬收縮受限就會產(chǎn)生焊接應(yīng)力，所以在焊接順序的確定中，要盡力做到各焊縫的自由收縮，降低拘束度，進(jìn)而有效減少以及清除所有的殘余應(yīng)力。如果在同一焊接構(gòu)件中有多類型焊縫，要根據(jù)具體的收縮量來確定焊接順序，例如要先焊接對接焊縫（如圖一所示），后焊接角焊縫（如圖二所示）。要提醒的是，在長焊縫的實際焊接中要從中間焊向兩端。

2.3采用較低剛性的焊接接頭

為保證零件有充足的受熱變形空間，針對剛性較強(qiáng)的焊接頭來說，要考慮焊接由于應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋，在前期設(shè)計中要盡量降低接頭的實際拘束度。在實際的焊接工作中，要逐步拋棄插入焊接，選擇翻邊焊接，將空心鋼管設(shè)為基本焊材，有效降低接頭的剛性，進(jìn)而實現(xiàn)應(yīng)力的分散分布。

2.4 對大量減應(yīng)區(qū)進(jìn)行加熱

筆者以礦用車的實際焊接分析得知，基于大量減應(yīng)區(qū)展開加熱活動可以在多類機(jī)械焊接當(dāng)中收獲理想的效果。因為加熱能有效阻礙焊接區(qū)中的自由伸縮區(qū)域，進(jìn)而有效降低實際的焊接應(yīng)力，讓整個焊接區(qū)域的熱脹冷縮實現(xiàn)同步。

2.5對不同層數(shù)焊縫的金屬進(jìn)行不同的錘擊

在焊接工作的落實中，可以借助金屬自身具備的延展性有效抵消部分變形，當(dāng)焊接溫度達(dá)到500到800攝氏度時，焊接隊伍要遵循以下規(guī)定。針對單層焊縫來說，可以用圓錘來敲擊，但是要注意敲擊的實際力度及頻率，實現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力降低目標(biāo);針對多層焊縫來說，不能用任何工具捶打底部與蓋面的焊接區(qū)域，避免構(gòu)件損毀，導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生。

3側(cè)梁擾度值的控制

通過大量的實踐探究可知，要想有效控制變形，根據(jù)預(yù)期效果科學(xué)定位變形，就要從結(jié)構(gòu)與焊接順序入手展開控制活動，根據(jù)具體情況不同，要設(shè)定不同的上擾度。筆者通過自身實踐可知，底架結(jié)構(gòu)造成組裝之后，因為車的總體重量大且剛性較強(qiáng)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)很難達(dá)到預(yù)期設(shè)定的上擾度。因此，為有效完成焊接任務(wù)，焊接隊伍要在鋼體組焊之前，預(yù)制科學(xué)合理的側(cè)梁上擾度。

為有效獲取側(cè)梁在焊接中所要求的上擾度，符合側(cè)梁制造相關(guān)的工藝要求，就要根據(jù)實際情況對上擾度預(yù)制方案以及焊接措施做出科學(xué)、詳細(xì)的分類。關(guān)于側(cè)梁上擾度預(yù)防及控制方案較多：可以在焊接中選擇強(qiáng)制變形方案，在具體的組焊工作中要求側(cè)梁上擾度同預(yù)先設(shè)計相比有充足的回彈量，在上擾度與火焰的相關(guān)調(diào)整中可選擇焊后壓力機(jī)，完成焊接后要對車體做出24小時保壓，待車體的溫度完全恢復(fù)后才能拆除相關(guān)保壓工裝。

從當(dāng)今現(xiàn)行工藝條件與側(cè)梁自身結(jié)構(gòu)特征出發(fā)，選擇強(qiáng)制焊接變形以及壓力機(jī)調(diào)整方案，預(yù)制側(cè)梁的相關(guān)擾度難度較大，對工裝的要求極為嚴(yán)格，投資成本較大，適用性較低。在焊接中將火焰矯正以及焊接變形方案相結(jié)合，即能符合側(cè)梁上擾度相關(guān)預(yù)制要求，還能滿足設(shè)計規(guī)范及要求，在節(jié)省工裝費用的同時，還能有效縮短車架的生產(chǎn)周期。

焊接隊伍可以在側(cè)梁焊接工作落實中選擇焊接變形相關(guān)控制方法，具體的操作如下：首先要通過點焊，固定鋼結(jié)構(gòu)的踏板以及上蓋板點，根據(jù)相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)，展開上蓋板和隔板以及隔板和腹板間的焊接活動，所有的組焊完成之后運用點焊固定支撐工裝以及下蓋板。之后要把軌道車所需的組焊構(gòu)件平放在相關(guān)焊接平臺之上，針對側(cè)梁及上下蓋板展開組焊工作。最后就要科學(xué)調(diào)整側(cè)梁的上擾度。

在具體的點焊中，焊接隊伍要科學(xué)控制所有的組裝尺寸，將控制重點放在焊接變形以及側(cè)梁內(nèi)部產(chǎn)生的焊接應(yīng)力中。在組焊工作的落實中，要將構(gòu)件中心設(shè)為焊接的對稱軸，從中心向兩端開展對稱焊接工作。

4結(jié)語

縱觀國內(nèi)的構(gòu)件焊接工作，出現(xiàn)焊接變形的頻率極高，在焊接變形相關(guān)問題的討論中，要根據(jù)產(chǎn)品的實際情況展開分析。相關(guān)單位要嚴(yán)格科學(xué)控制相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，科學(xué)監(jiān)控某些重要的工藝制造以及焊后處理工作，保證焊接的產(chǎn)品質(zhì)量可以獲得客戶的好評，使客戶滿意，給企業(yè)帶來更加廣闊的發(fā)展空間，為企業(yè)開辟新興市場。

參考文獻(xiàn)：

[1]何林飛，王新站.大型鋼板箱形梁焊接工藝及變形控制探討[J].廣東建材.2017（09）：18-20.

[2]王立福，單欣.橫隔板的設(shè)置對兩端簡支鋼板箱形梁畸變的影響分析? ?[J].工業(yè)建筑，2017（36）：2.

[3]張斌，寇朝顯.典型箱形梁特厚板焊接變形控制[J].建筑焊接.2017（08）：11-14.