探究高速動車組轉向架構架的焊接變形控制措施

周君鋒（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

探究高速動車組轉向架構架的焊接變形控制措施

周君鋒
（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

作為保證高速動車組運行安全的重要組成部件之一，轉向架上構架在焊接期間由于一些原因會出現變形現象，這對動車組的運行安全造成了嚴重的威脅。為了對焊接變形加以控制，本文對高速動車組轉向架構架的變形原因進行了探討，并提出了針對性的防治措施。

高速動車組 轉向架構架 焊接變形 控制措施

現階段，我國的交通運輸業發展迅速，尤其是高速鐵路方面，更是有了突飛猛進的發展，我國現階段已經遠超于其他國家，成為了世界上在高速鐵路系統上，技術最為先進、集成能力最為強大、運行速度最快，規模最為宏大以及運行里程最長的國家。但是，高速動車組中最為關鍵的部件就是轉向架，其能夠在一定程度上保證列車的高速、平穩運行，提高列車運行的安全性以及舒適度。在轉向架中，作為各項輔助裝置安裝基礎的就是構架，所以，其當之無愧的成為了最為重要的承載部件。

1　焊接變形的主要原因

1.1工藝原因

在焊接操作時，涉及了較多的工藝技巧，例如工藝參數、熱輸入量、方式方法、先后順序、構件位置、多層焊、胎架以及夾具，每一項工藝都會不同程度的影響焊接變形情況，由此證明，工藝因素對于焊接變形具有深刻的影響。

1.2材料原因

一般情況下，材料的熱物理以及力學性能參數是影響焊接變形的主要原因。在實際的應用中，因熱物理性能的參數中，熱傳導系數與溫度梯度間成反比關系，當溫度梯度較大時，焊接變形也就會更為明顯。此外，影響焊接變形的因素還包括力學性能參數中的熱膨脹系數，二者之間成正比關系；而在高溫區的材料屈服極限以及彈性模量以及溫度的變化也會影響焊接變形，其與彈性模量之間存在反比關系。

1.3結構原因

焊接結構能夠對焊接變形產生最為深刻的影響，據相關數據調查分析表明，當焊接中的拘束度升高時，相應的焊接殘余應力也會隨之增多，但是焊接變形會有一定的降低。一般情況下，在焊接中，拘束度一般分為工件本身以及外加拘束度兩種。而工件本身的拘束度不會一直保持不變，當結構較為復雜時，在焊接中，拘束作用就會發揮主導作用，拘束度的變化情況與結構的復雜度之間呈現正比關系。在實際的應用中，會應用裝入加強筋板以及加強板，從而使結構更加穩定以及剛性化。與此同時，也會帶來一定的弊端，使焊接結構更為復雜化，在此區域的拘束度也會相應增大，在探究以及掌控結構焊接變形時更為艱難。由此證明，將加強筋板以及加強板的位置以及數量進行一定的改進，能夠有效的遏制焊接變形帶來的弊端。

2　控制焊接變形的針對性措施

焊接變形在工藝經過多年的研究發展，有了較大的成效，研究出了多種分析方法，例如。解析法、經驗法、熱彈性有限元法、有線彈性體積收縮法等等，與此同時，還應用了較為小型的焊接構件，有了一定的成效。但是，目前為止，還未有發現應對大型且復雜的高速動車組轉向架焊接構架的分析方式。

在實際的構架制作中，因為材料在選擇以及使用方面是不變的，所以就更加需要靈活的結構以及工藝。因為設計對結構有一定的制約作用，所以在設計中應盡量規避構架焊接變形的情況，不然會增加額外不必要的工序，使生產周期加長，同時也會導致產品的生產成本增加。在實際的應用中，還需從設計以及工藝方面加強研究，使焊接變形控制領域有效發展以及改進。

2.1設計措施

（1）在設計中，應將焊縫的數量降至最低，并在筋板形狀的選擇上慎重考慮，設定筋板的位置時也需多加考慮，以達到使結構強度達到一定的要求，將焊接變形的情況降至最低。（2）在焊縫尺寸以及形式的選擇上，也需要多加考慮，因為焊接量與焊接變形之間成正比關系，焊接量的增大就是導致焊接變形的情況增多，不利于轉向架的制作。此外，在設計中，還需精確計算焊縫的尺寸，在結構承載能力得到充分保證的前提下，最好選擇小尺寸的焊縫，針對于丁字以及十字接頭處承載力較大的情況，在強度達到一定要求時，就可以采取開坡口形式的焊縫以使焊接變形的情況降至最低。（3）對焊縫的位置進行規劃，在實際的設計中，焊縫應設計在焊接結構截面中性軸上，或者與中性軸最接近的地方，以使梁、柱等結構的撓曲變形的情況降至最低。

2.2工藝措施

在制造的過程中，應該采取一定的措施以保證焊接構件的產品能夠符合一定的要求。其中，對于焊接變形的控制上，一般分為三個階段，分別為焊接前的預防、焊接中控制以及焊接后的矯正。

2.2.1焊接前預防策略

一般分為預變形法、剛性固定組裝法以及預拉伸法。預變形法能夠有效的評估出待焊工件的變形大小情況以及方向。剛性固定組裝法起到了對被焊工件固定的作用，可以避免待焊構件出現變形的情況。預拉伸法主要就是將焊接殘余應力最大化的減少，使焊接變形的情況得到有效的遏制。

2.2.2焊接中控制

應盡可能的采用線能量較低的方式，選取適合的焊接參數以及順序，使焊接變形得到有效的控制。

2.2.3焊接后較早

一般分為加熱以及機械兩種矯正法，以使構件焊接后出現的殘余變形情況得到有效的降低甚至清除。

3　結語

在高速動車組轉向架中，最為關鍵的承載部件就是焊接構架，對其的使用上，應加強控制，如選擇質量較差的焊接構架，就會對動車組的安全運行造成一定的威脅。所以說，嚴格控制以及研究構架焊接變形的情況，具有十分重要的作用。

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