德國Laaers專用車上平臺焊接變形控制

梁巍嶺 原王明 肖雪

摘 要：為了解決德國Laaers5.854型雙層小汽車運輸車上平臺寬度不合格的問題，作者對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和實際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出了導(dǎo)致上平臺寬度不合格的原因即焊接變形，并通過不斷試驗，提出了實用的反變形組裝工藝，成功解決該問題并應(yīng)用于批量生產(chǎn)中。

關(guān)鍵詞：Laaers 雙層小汽車運輸車；上平臺；焊接變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.038

1 前言

德國Laaers5.854型雙層小汽車運輸車由德國WBN公司設(shè)計，為歐盟小汽車鐵路運輸專用車輛，一次性裝載12輛小汽車。其由2個底架和2個上平臺組成，上下采用升降立柱連接，走行部為單軸轉(zhuǎn)向架。該車鋼結(jié)構(gòu)采用輕量化設(shè)計，單個上平臺（圖1）長15米，寬2.8米，重2.9噸。上平臺主要由側(cè)梁、地板、彎梁、軌道及其它附件組成。側(cè)梁為高360mm厚9mm雙頭球扁鋼，地板厚4mm，彎梁為厚3mm冷彎槽鋼。

2 上平臺寬度不合格的問題

通過試制及小批量生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)上平臺普遍存在寬度不合格的現(xiàn)象（圖2），即：焊后上部寬度變小，下部寬度變大，遠(yuǎn)超出公差范圍。

針對寬度上小下大不合格的現(xiàn)象（圖2），一般均增加一道工序（圖3）進(jìn)行調(diào)修，在側(cè)梁外側(cè)對應(yīng)地板焊接部位進(jìn)行火焰調(diào)修，烤火點間距150-200mm，熱影響區(qū)直徑約50-80mm，同時在側(cè)梁內(nèi)側(cè)配合使用撐桿逐點頂撐，冷卻后拆除撐桿，即可將上平臺上下寬度調(diào)為一致。但同時又發(fā)現(xiàn)另一現(xiàn)象，即：寬度雖然上下一致，但數(shù)值卻超出理論尺寸（2750mm）下差，小于2746mm，寬度尺寸仍然不符要求。

3 原因分析

由于焊縫金屬在焊接過程中的凝固收縮和熱收縮，使得焊接結(jié)構(gòu)件有變形的趨勢。常見的焊接變形[1]有三種：焊縫的橫向收縮變形、焊縫的縱向收縮變形、角變形。

上平臺的工藝流程為：組裝→壓地板→鋪軌道→背面焊接→正面焊接→調(diào)修→附件組裝→交檢。通過對產(chǎn)品及圖紙分析，由于該上平臺地板較薄（4mm），彎梁厚度3mm，側(cè)梁厚度9mm，而且所有焊縫均為滿焊，整體結(jié)構(gòu)焊接變形較大，最終導(dǎo)致寬度上小下大，調(diào)修后寬度整體變小。

現(xiàn)場對不同上平臺不同位置的反復(fù)測量，每個上平臺選取10處檢測點，經(jīng)過熱調(diào)修后，不合格的寬度尺寸在2740mm至2747mm之間。焊縫2長度約2750mm，焊接后縱向收縮較大，根據(jù)檢測的實物數(shù)據(jù)，該焊縫冷卻后縱向收縮可達(dá)3-5mm，直接造成整體寬度偏小；同時縱向收縮后彎梁弦高變小，導(dǎo)致了側(cè)梁上邊緣向內(nèi)趴，即：上寬變小，下寬變大。焊縫1焊接后的角變形，導(dǎo)致側(cè)梁與地板上平面角度變小，加劇了上寬小下寬大的現(xiàn)象，根據(jù)實物數(shù)據(jù)，焊縫1角變形帶來的寬度縮小量約3-5mm。

根據(jù)分析及檢測數(shù)據(jù)驗證，上平臺寬度變化的影響來自于背面焊接和正面焊接，根源一：彎梁與地板之間的焊縫（圖4焊縫2）縱向收縮變形；根源二：地板與側(cè)梁之間的焊縫（圖4焊縫1）角變形。

4 解決方案

4.1 改變彎梁和地板的工藝尺寸

針對焊縫2縱向收縮3-4mm的問題，將彎梁下料工藝尺寸加長，弦高不變的情況下弦長加長3mm，同時地板寬度加長3-4mm，可保證焊縫2縱向收縮后根部寬度符合要求。

4.2 反變形組裝

對上平臺組裝工裝進(jìn)行改造，使得側(cè)梁組裝時上邊緣向外傾斜4mm，在焊前預(yù)制反變形，上平臺組裝后截面如圖5所示，上寬下窄，在焊縫1和焊縫2焊接變形后剛好使得上下寬度一致（圖6）。

上述工藝方法經(jīng)批量生產(chǎn)驗證，效果良好，不但解決了焊接變形導(dǎo)致上平臺寬度不符合要求的問題，還減少了一個調(diào)修工序和3名調(diào)修人員，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆久春，楊建國，張廣軍譯.焊接冶金學(xué)[M]：第二版/Sindo Kou著.北京：高等教育出版社，2012（01）.