高速動(dòng)車組鋁合金車體底架焊接變形控制

王振宇　王忠平

摘 要：現(xiàn)本文就高速動(dòng)車組車組底架的主要構(gòu)成部分，對(duì)底架所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸和焊接變形進(jìn)行分析，探究底架生產(chǎn)制造技術(shù)、關(guān)鍵控制尺寸以及相關(guān)焊接變形等問題。探究過程將焊接模擬、控制和現(xiàn)車裝配相結(jié)合，探討動(dòng)車底架焊接變形的控制計(jì)劃，得出如果在部件焊接前對(duì)其增加一些反變形量，加之高質(zhì)量技術(shù)與合理有序進(jìn)行焊接，會(huì)將底架焊接變形控制到最好，得以解決動(dòng)車組底架的焊接質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：高速動(dòng)車組;底架;焊接變形;控制措施

隨著社會(huì)高速發(fā)展，交通方式也在不斷滿足社會(huì)的需求，高速動(dòng)車開始和我們的日常生產(chǎn)生活息息相關(guān)，成為人們出行選擇的重要交通工具之一。高速動(dòng)車的高速穩(wěn)定，安全運(yùn)行對(duì)乘坐人員的安全有著直接的影響，鋁合金車體作為高速動(dòng)車的重要載體，高速動(dòng)車的車體運(yùn)行安全直接取決于鋁合金車體的生產(chǎn)質(zhì)量的好壞。所以在生產(chǎn)鋁合金車體是應(yīng)嚴(yán)格把控每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及重點(diǎn)部件的生產(chǎn)質(zhì)量。

1、底架的結(jié)構(gòu)及焊接變形分析

C鋁合金車體底架的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)主要是框架式，組成機(jī)構(gòu)包括：枕梁、端中梁、橫梁、邊梁、地板等。底架枕梁、橫梁采用的材質(zhì)是A7N01S-T5，底架邊梁、地板采用的材質(zhì)是A6N01S-T5，這兩種材質(zhì)屬于被熱處理強(qiáng)化后的鋁合金。鋁合金因?yàn)槿埸c(diǎn)偏低，容易導(dǎo)熱和膨脹，所以在焊接過程中焊接變形的情況會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。這樣會(huì)造成一系列的無用功，就焊接變形問題作出控制變形的有效分析，得以降低焊接變形概率。

鋁合金整個(gè)底架模塊的生產(chǎn)工序要按照端部底架的提前組裝、底架框架的組成焊接、底架框架各部件的安裝、地板鋪裝來進(jìn)行。底架的機(jī)構(gòu)成分較多，焊接接頭多，導(dǎo)致焊接量偏大。車體底架多是厚板焊接，焊接過程中非常容易變形，尺寸就很難進(jìn)行把控，底架半寬尺寸的難以控制是典型。把控好半寬尺寸，底架的其他重要尺寸也就容易估量。所以把控半寬尺寸應(yīng)是控制底架焊接變形的針對(duì)性重點(diǎn)。

邊梁直線度、小縱梁、橫梁、底架框架、地板鋪裝這一系列工序產(chǎn)生的焊接變形是影響底架半寬尺寸的成因，可以采用剛性固定、改良焊接工藝、預(yù)先制定反變形、適當(dāng)?shù)脑龆喙に嚰娱L(zhǎng)尺寸這些辦法來控制。

高速動(dòng)車組底架的生產(chǎn)要通過一系列工件整體加工才能制造完成整個(gè)底架。底架是動(dòng)車組最重要組成部分，其焊接量也是整個(gè)工序中最大的，并且結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，所牽連的焊縫形式多且較集中，就是因?yàn)檫@一系列的原因?qū)е潞附幼冃巍?/p>

2、焊接變形控制

2.1 邊梁直線

通過對(duì)遞降框架焊接完成的邊梁直線度測(cè)量，在邊梁的周圍有局部凹點(diǎn)，造成這處的車體寬度變小。這是因?yàn)楹附又車蚣苄M梁的時(shí)候，焊接過程中會(huì)產(chǎn)生橫向殘余應(yīng)力將焊接縫隙兩側(cè)的邊梁拉向車體內(nèi)。排水口是這處邊梁的剛性弱化了，在焊接時(shí)產(chǎn)生變形。就這個(gè)問題需作出以下整改：剛性固定，在容易變形的排水口處家工藝撐用以支撐，增加此處抵抗變形的力;強(qiáng)化工藝尺寸;在組裝過程中要注意控制間隙。

2.2 小縱梁和大橫梁的焊接變形控制

將完工的框架縱梁平面度和縱橫梁之間的距離測(cè)量，觀測(cè)出平面度和間距在公差區(qū)間內(nèi)，但幾乎接近公差，產(chǎn)生這一情況的原因是焊接小縱梁發(fā)生變形導(dǎo)致的，因?yàn)樾】v梁抗變形能力較弱，并且這一區(qū)域?qū)儆诓粚?duì)稱焊接，焊縫太過集中，所以需要采取的措施是：固定剛性，在枕梁和橫梁之間用工藝撐加以支撐，還有小縱梁上再加入工藝梁，以此提高小縱梁的抗變形力，控制焊接變形的情況。

2.3 底架框架焊接變形控制

底架框架由于結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)得比較復(fù)雜，焊縫數(shù)量比較多，未來控制焊接變形，必須要按照焊接順序進(jìn)行焊接。先要操作枕梁和邊梁的焊接工序，然后再是牽引梁和枕梁的焊接，最后操作橫梁和邊梁以及邊梁和緩沖梁的焊接，嚴(yán)格按照要求從中間向兩端的進(jìn)行對(duì)稱焊接。見圖1。

2.4 地板鋪裝時(shí)焊接變形控制

焊接時(shí)，由于地板和框架的焊接處比較多，焊接后可能有上翹的情況發(fā)生，為了減小鋪地板時(shí)焊接變形發(fā)生的幾率，剛性固定底架框架是非常有必要的。

焊前制定緩沖梁反變形。用工藝撐撐住緩沖梁中部，結(jié)合拉緊器將緩沖梁兩側(cè)往下拉緊，使前端和中部基準(zhǔn)的高度差距為6mm，就可以提前將反變形量設(shè)為6mm。

3、焊接變形控制效果

通過對(duì)9輛車380個(gè)底架半寬尺寸的研究數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，獲得的數(shù)據(jù)如圖2。

根據(jù)圖2中的數(shù)據(jù)可以得出，在變形控制以前，底架的半寬數(shù)據(jù)較不穩(wěn)定，平均半寬公差在（-2.5～-0.5mm）范圍之間，其生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定。在變形控制后，焊接的變形數(shù)量在大幅度減少，平均半寬公差在（-1～0mm）范圍之間，大大將半寬尺寸的穩(wěn)定性提升。

實(shí)施生產(chǎn)過程中，采用有力的舉措，將底架半寬公差控制在（-2～0mm）范圍之間，會(huì)使鋁合金底架的產(chǎn)品質(zhì)量得到很大程度的提升，從而滿足生產(chǎn)需求。見圖2.

4、結(jié)論

我國(guó)近幾年來，把動(dòng)車組作為我國(guó)高速列車主導(dǎo)研發(fā)的項(xiàng)目，它的研發(fā)成功標(biāo)志著我國(guó)高鐵事業(yè)更進(jìn)一步，跨入了世界高鐵組織中。由于高速運(yùn)行過快，且時(shí)刻保持高速運(yùn)行的狀態(tài)。為了保證高速動(dòng)車運(yùn)行安全，就要嚴(yán)格要求焊接部件的生產(chǎn)質(zhì)量。底架作為動(dòng)車組結(jié)構(gòu)的重要部分，在運(yùn)行時(shí)承載著來自車鉤和轉(zhuǎn)向架的高負(fù)荷沖擊，因此其生產(chǎn)質(zhì)量直接影響著人們的出行安全以及動(dòng)車的使用壽命。以最高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格管控底架的生產(chǎn)質(zhì)量。深入探究我國(guó)動(dòng)車組控制焊接變形的問題，了解底架的組成部分以及制造過程。通過制定符合焊接標(biāo)準(zhǔn)的工序，然后再加以實(shí)踐，從中找出會(huì)發(fā)生焊接變形的一系列問題，再針對(duì)問題找出解決問題的辦法?？刂频准芎附幼冃涡枰诤盖爸贫ㄒ恍┓醋冃?、焊接工序、以及給予放量作為預(yù)變性，使能有效解決底架焊接等問題，提升高速動(dòng)車組底架生產(chǎn)質(zhì)量，保證人們出行安全，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。

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