車架鋼結構組裝和焊接變形控制思考

梁盛德 于姣 喬巖

摘要：在機車生產行業，行車安全是設計工作首選，因為車架鋼構件是最主要的機車承載零部件，但同時由于車架結構在生產環節中無法防止變形問題發生，主要原因就是由于車架由不同結構的結構零部件連接而來，當車架鋼構件安裝和焊接后會發生個別位移或整體變形。若是在車架組裝與焊接環節不及時落實針對性措施，會導致尺寸出現誤差和強度受損等問題，對后續環節焊接與裝配工作會起到不良影響，無法確保生產方案順利推進，嚴重時會導致與驗收標準不相符而成為殘次品。基于此，通過落實科學有效的糾正措施，對車架組裝與焊接變形開展積極控制，深化加強并確保車架總體質量，在加強車架質量方面具有積極影響。

關鍵詞：車架鋼結構;組裝;焊接變形;有效控制

引言：

車架結構主要是有牽引柱、安裝座、側柱、封板、大梁和加強柱等基本結構，但不同車型的車架鋼結構型式具有一定區別。變形會導致很多不良后果，在車架鋼結構制造中有必要落實工藝準備，充分防止變形或限制變形率，防止發生超標問題。在車架鋼結構現實生產中國，主要有三點變形控制措施。

1控制組裝過程變形車架鋼結構的組裝流程

1.1反變形法

在車架組裝中骨架組裝是環節基礎，在組裝之前需要明確各零件符合工藝標準。車架插骨架組裝時要分析焊接后收縮等多項因素，基于焊縫受溫度影響會產生變化，在冷卻后又會使焊接收縮，從而導致組件在焊接后產生長度改變，從而超過組件驗收規范，無法達到標準安裝條件。因此為避免焊接后產生收縮變化，在裝配時必須采取反變形措施，以填補焊接變形量。此種方式主要在生產期間提前制造變形，而控制此變形量一般等于與焊接后變形方向相反變形量。由于車架骨架安裝時要滿足安裝工藝尺寸，此環節極易發生錯邊問題，尤其是在牽引梁與邊梁銜接部位。因此為避免在安裝時發生誤邊情況，所有部件獨立公差都必須立足整機設計進行考慮，上下公差范圍也盡量一致[1]。車架通常都會有相應的上撓度條件，在安裝車架前要經過嚴密檢查，組裝時防止下撓度問題產生。封板與強化梁等裝配要根據結構確定安裝順序，特殊情況下還要思考在個別封板和強化梁等安裝環節中進行安裝。組裝封板時要立足整體考慮焊縫要求，規范焊縫位置，在封板組裝時要留出合理的間隔，并且防止日常對接部位發生錯邊問題。

1.2工裝固定法

車架擁有多種安裝座，且形式存在差異性，為確保質量，安裝座在組裝時通過工裝可以切實防止尺寸出現誤差。

1.3剛性固定約束法

在進行車架安裝環節中，要根據車架不同構造形式采取相應的防護策略，來制約變形。剛性固定約束法，實質上是將焊結構在硬質夾層或剛性胎具上進行緊固，不過此方法也會產生待焊鋼結構的部件角變化以及扭曲變形等問題獲得切實控制。

2控制焊接過程變形

焊接環節控制主要可以通過科學焊接方式與焊接參數規范、選擇科學焊接順序和使用雙側加熱、隨焊跟蹤激冷以及隨焊碾壓等手段，以此實現殘余應力充分縮小和焊接變形深度降低。隨焊雙側加熱方法可以發揮控制焊接殘余應力與變形的積極作用，能使橫向應變、最大剪切應變和縱向應變均勻分布，變化溫和;隨焊激冷方法可以明顯減少殘余應力以及降低焊接變形;隨焊碾壓方法沒有得到普及應用，其優勢在于加強焊接變形等環節效果相對可觀，然而問題在于設備繁瑣、操作難度大、科學焊接順序能切實減輕焊接殘余應力與變形量，能夠優化殘余應力分布，可以在多道焊接時強烈控制變形，以充分控制變形[2]。

在車架結構焊接工藝選擇與焊接參數布置時，主要立足以下五點進行落實：第一，焊時盡可能選用較小熱輸入，采用跳焊和分段焊方式進行連接，相關焊縫具備多層焊接和超臨界流二氧化碳氣體保護焊接條件等。第二，焊接順序與分段焊科學選擇，便于焊構件受熱均勻。焊接順序要按照由內到外、從中央至兩頭、從前至后的原則進行對稱焊縫，確保冷熱平衡。第三，面對不同焊接材質，通常按照提前預熱、焊接后回火的原則，從而消除焊接應力。第四，在焊接時，主要關注焊接電流取下限值的控制，切實減小熱輸入值。第五，進行焊接時還需要分析焊接材質、焊接部位、焊接工藝、板厚度以及焊縫類型等問題，借助科學的工藝推動焊接質量。

3焊后實施矯正控制變形

當在進行與焊接組件連接時，對已經產生的殘余變形必須采取糾正措施來減少或者緩解。加溫矯治和機械矯治是焊后矯治的兩種有效措施。加溫矯治主要通過全面加溫和局部升溫來進行矯治。

整體熱矯正主要是通過對焊構件整體進行加熱，溫度升至鍛造溫度之上，然后進行矯正。此方式優勢在于能對形狀出現嚴重偏差的構建實施切實消除，不利因素在于此方式在整體加熱后，會出現構件冶金方面出現副作用，也由此該方法在普及應用上還存在一定局限性。

局部加熱矯正是指利用明火對焊接件局部進行加溫，對焊構件表面進行高溫預熱，使局部材料高溫膨脹，但是構件本身仍受硬性束縛，在局部產生熱擠壓塑性變形，在溫度下降后材料自然收縮，能與焊接后的熱拉伸變形能量互相抵消，進行矯正[3]。火焰加熱技術在具體的制造環節中使用得比較廣泛，一般采用氣焊焊炬，設備簡單常見方便購買，操作方法也比較易學，靈活便捷。在上述方法之外，還可以使用錘擊方法、靜力加壓鋼筋矯直方式和焊縫靜壓方式等來有效地矯正變形問題。

結語：

綜上所述，在車架鋼結構制造過程中，勢必會出現焊縫和安裝變形問題，因此如何抑制變形是工廠工作人員必須集中思考的問題，要求在制造時有力把控各個環節，有效控制各環節變形量，若是超出尺寸驗收標準，將要及時加以矯正，在科學經濟范圍內，確保車架質量，保證使用性能以及強度穩定、安全。

參考文獻：

[1]陳誠.汽車4S店鋼結構節點的質量控制研究[J].四川建材，2021，47（03）：66-67.

[2]盧現陽.鋼結構焊接殘余應力及焊接變形控制技術研究[J].中國高新科技，2020（22）：40-41.

[3]蔣光軍.淺析鋼結構焊接變形與殘余應力控制方法[J].四川建筑，2020，40（04）：256-257.