地鐵鋁合金枕梁焊接變形控制分析

伍云翔 姚明

【摘要】本文主要分析了地鐵鋁合金枕梁焊接變形的相關(guān)情況，重點介紹了控制地鐵鋁合金枕梁焊接變形的有效措施，這不僅可以減少鋁合金結(jié)構(gòu)在焊接時產(chǎn)生變形的幾率，還能提高控制率，減少問題的出現(xiàn)，是不可缺少的措施。通過對該問題的研究和分析，可以進一步明確枕梁作為地鐵車輛底架稱重重要部件的重要性，也可以進一步分析出枕梁結(jié)構(gòu)焊接變形的規(guī)律，之后也可以采取更加有效的措施進行解決。

【關(guān)鍵詞】鋁合金;枕梁焊接變形控制;有效措施

鋁合金作為一種銀白色的有色輕金屬，由于質(zhì)量輕、比強度高、耐腐蝕性強、易成型以及焊接性能強等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在地鐵車輛的制造中。當前，我國地鐵車輛所使用的鋁合金材料主要是5000系、6000系、7000系等三個系列。但是，鋁合金同時還具有導(dǎo)熱系數(shù)大，甚至可以達到碳鋼的五倍，并且在焊接過程中由于熱輸入較大，同時熱膨脹系數(shù)也大，嚴重時可以達到碳鋼的兩倍，由于鋁合金的這項性能就很容易在焊接過程中產(chǎn)生變形，并且還難以控制，需要采取措施進行解決。

枕梁結(jié)構(gòu)

當前，枕梁結(jié)構(gòu)在地鐵軌道車輛中起著連接車和轉(zhuǎn)向架的作用，并且也是轉(zhuǎn)向架動力以及車體之間的傳遞者。通常來說，枕梁在車輛的運行過程中還會受到縱向力以及垂向力的雙重作用，因此，枕梁的穩(wěn)定性就會和車輛運行的安全性產(chǎn)生直接的聯(lián)系。并且，大部分的枕梁結(jié)構(gòu)都是箱型，主要是由單片的枕梁型材、中心銷加強板、空簧座加強版、筋板以及補強板等部件構(gòu)成。對于外形來說，材料的主要厚度是在10到18毫米，屬于中厚的板鋁合金焊接，因此就很容易出現(xiàn)變形的情況。在運用過程中，為了進一步滿足總裝轉(zhuǎn)向架落車的安裝要求，就需要枕梁焊接后對轉(zhuǎn)向架之間的連接面進行整體的加工。在加工過程中還要滿足以下條件：最大加工深度需要小于或等于兩毫米，并且兩空簧安裝面的高度差還要小于或等于一毫米，牽引銷的安裝面以及兩空簧之間安裝面的高度差也要滿足小于或等于兩毫米的條件。為了滿足上述的加工要求，對于枕梁焊接后的平面度也需要控制在兩毫米以內(nèi)，這樣才能進一步提高零部件的精度。具體情況如下圖 3所示：

鋁合金地鐵車輛枕梁變形分析以及控制措施

當前，枕梁焊接變形的趨勢越來越明顯，并且主要是由于兩側(cè)以及腔內(nèi)的筋板、加強板塞都是進行局部焊接，那么這樣就會對枕梁的整體變形產(chǎn)生較小的影響。因此，為了進一步對枕梁的焊接變形進行控制，就需要對橫向的彎曲變形進行控制。根據(jù)相關(guān)研究顯示，從枕梁主焊縫的分布情況就可以明顯看出來，加工面板厚度是十八毫米，并且是4層6道焊。而對于非加工面板來說，厚度是10毫米，主要是3層3道焊。但是，加工面的焊接填充量會達到非加工面的兩倍，如果不采取有效的措施進行預(yù)防，就很多在焊接之后的枕梁橫向上產(chǎn)生較大的變形。其次，主要是通過工裝夾具的方式進一步控制焊接變形。在這一過程中主要是采取剛性固定法，也就是利用工裝夾具的方式來增大鋁合金工件的剛性，這樣還可以有效的達到抑制枕梁焊接后產(chǎn)生變形的后果。再次，是通過預(yù)置反變形控制焊接后變形的方式來達到目的。反變形法，主要是在構(gòu)件未焊接之前就將構(gòu)件預(yù)制成為人為的變形，這樣產(chǎn)生的變形方向以及焊接引發(fā)的變形就會產(chǎn)生相反的效果，產(chǎn)生相互抵消的作用，以此來達到對構(gòu)件變形減少甚至是消除焊接變形的目標。在枕梁組對的過程中，還需要對枕梁的預(yù)置反變形進行自動焊接，這樣才能達到最終的效果。最后，是通過改變焊接過程中的參數(shù)進而對焊后的變形進行控制。枕梁焊接過程中，就需要對對應(yīng)的焊接工藝規(guī)程來具體選擇焊接的參數(shù)。焊接工藝規(guī)程也就是WPS，其中的焊接電流、電弧電壓、送絲速度、焊接速度等參數(shù)都需要在一定的范圍值內(nèi)，并且還要具有一定的區(qū)間選擇性。在對枕梁完成自動焊后，還需要對枕梁的平面度進行具體的測量。之后還需要根據(jù)焊接的變形規(guī)律以及工藝的實驗數(shù)據(jù)對參數(shù)范圍的參數(shù)進行具體的控制。具體情況如下圖 4所示：

結(jié)束語

綜上所述，通過對地鐵鋁合金枕梁組焊六道工序自由焊以及焊接變形規(guī)律等相關(guān)內(nèi)容的分析，可以根據(jù)研究目的進行工藝試驗，這樣就可以有效的得到在自由狀態(tài)下焊接的狀態(tài)，并且還可以得到各個工序焊接變形中的尺寸。之后，還可以根據(jù)每一道工序焊接變形出現(xiàn)的各種情況，采取更有針對性的焊接工裝夾具，之后還可以采用剛性固定法以及反變形法來具有控制枕梁的焊接變形特點，之后還可以根據(jù)得到的結(jié)論具體采取措施將焊接順序和規(guī)范進行控制。

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