淺析動車組轉向架焊接變形

張紋源

摘要：隨著我國經濟的快速發展，高速動車組列車已經是提升鐵路運力、解決人們出行難題的重要手段之一。轉向架是動車組車輛的關鍵部件，因此轉向架焊接質量就顯得尤為重要。本文淺顯地闡述了動車組轉向架構架作用，影響焊接變形的因素及控制焊接變形的方法。希望能夠對專業工作人員有所幫助，保障動車組的安全運行。

關鍵詞：轉向架焊接;影響因素;控制方法

1.引言

近年來，隨著國家鐵路建設的發展，高速動車組列車因其安全可靠等優點，已經是人們出行的重要交通工具。轉向架是高速列車的關鍵部件之一，焊接是其生產制造過程的主要方法，轉向架焊接質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，研究焊接變形對提升動車組轉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，部件焊接是會產生殘余應力，同時焊接過程會產生一定的焊接形變，并且兩種變形經常表現出相反的特性，所以，如果不進行相應的研究和控制，很難通過簡單的方法獲得形變量和殘余應力都比較小的工件。構架作為轉向架中起到支撐負載功能的主要部件，保證構架的焊接可靠性十分重要。

2.動車組構架簡介

構架相當于轉向架的龍骨，其它的零部件都需要安裝在構架上。轉向架各個部分以及各方向的力都通過構架進行傳遞。動車組構架結構通常為“H”型或者“日”構架，主要取決于是否具有端部的水平梁結構。構架整體由左右兩個側梁和橫梁焊接組合而成，作為主體結構。

3.焊接變形產成的原因

焊接變形產生的變形有很多，總的來說分為材料、結構和工藝三個方面。

3.1材料本身的原因

焊接材料和母材的材料對焊接變形都有一定的影響，主要是因為材料本身的熱物理性能和力學性對焊接過程中的焊接變形有很大的影響。熱物理性能對焊接變形的影響主要因為熱傳導系數的大小不同，通常情況下，材料的熱傳導系數越大，熱量在材料上傳導的越快，材料溫度差值越小，焊接變形越小，反之亦然。材料的力學性能對焊接變形主要在熱膨脹系數和屈服極限兩方面，其中，材料熱膨脹系數對焊接變形的影響最大，熱膨脹系數越大造成的焊接變形也越大。材料熱屈服極限也會對焊接變形有很大的影響，屈服極限越高引起的殘余應力也會越高。

3.2結構設計原因

設計結構對焊接過程的變形影響是十分關鍵的，也是十分復雜的。在焊接過程中，焊接件的拘束度是一直變化的，拘束度增加過程會導致焊接殘余應力也相應增加，此時焊接變形會隨之降低，同時變形量還會跟外部約束力有關。通常，結構越復雜，其自身拘束度對焊接過程影響越大，而拘束度對焊接過程的影響會隨著結構越復雜而變的復雜。在結構設計時針對結構中板的厚度及加強筋板或加強板的位置、數量等進行優化對減小焊接變形有著十分重要的作用。

3.3焊接工藝原因

不同的焊接工藝會造成不同的焊接變形，例如：焊接方法的選取、焊接參數、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，對焊接變形影響最大的是焊接次序，焊接殘余應力的大小和分布會隨著焊接次序的不同而不同。焊接層數和焊接參數對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力，更好的控制焊接殘余應力的分布，專業從業者往往不斷的總結經驗，利用特殊的焊接工藝和方法來達到此目的。

4.焊接變形的控制方法

前文已經介紹了影響焊接變形的主要因素有三個方面，分別為：材料原因、設計結構和焊接工藝，對焊接變形的控制方法也應該從這三個方面進行著手，實際生產制造過程中，焊接材料往往是固定，所以我們重點從設計結構和焊接工藝兩方面進行焊接變形控制方法。

4.1設計結構方法

焊縫設計時應該選擇合適的焊縫尺寸，因為焊縫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計的小些。另外，面對一些較大的焊縫時，采用坡口焊接的設計往往能夠很好的控制焊接變形和焊接殘余應力。無論采用什么方式，焊接變形永遠不能被完全消除，因此，針對焊接設計，應盡可能的減少焊縫數量，從根本上減少焊接變形和焊接殘余應力。

4.2焊接工藝方法

焊接工藝方法主要應用于焊接零部件的制造過程中，主要分三個階段的方法，分別是焊接前的預防方法、焊接過程中的控制方法和焊后矯正方法。 焊前預防方法。焊前預防主要是將零部件在焊接前就進行拉伸或者固定，零部件拉伸量在焊接過程中被焊接變形量所抵消。固定是指運用物理方法將零部件進行固定，保證焊接過程中零部件不會發生變形。焊接過程控制方法主要應用于焊接過程。選擇合理規范的焊接參數和焊接次序，亦或采用雙側同焊的方法，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產生形變和焊接殘余應力。焊后矯正方法主要分為加熱矯正法和機械矯正法。

5.結語

焊接殘余應力與形變產生的原因是十分復雜的，必須對它們產生的原因進行充分的分析，找到關鍵影響因素，掌握了這些影響因素的規律，就能制定出相應的控制方法分別解決焊接殘余應力和焊接形變，另外，還可以統籌思考，制定一些既能控制焊接殘余應力又能控制焊接形變的方法。本文淺顯地闡述了動車組轉向架構架作用，影響焊接變形的因素及控制焊接變形的方法。能夠對專業工作人員有所幫助，保障動車組的安全運行。

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