探究高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施

2015-04-28周君锋南车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

中国科技纵横 2015年8期

关键词：构架转向架动车组

周君锋（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）

周君锋
（南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）

作为保证高速动车组运行安全的重要组成部件之一，转向架上构架在焊接期间由于一些原因会出现变形现象，这对动车组的运行安全造成了严重的威胁。为了对焊接变形加以控制，本文对高速动车组转向架构架的变形原因进行了探讨，并提出了针对性的防治措施。

高速动车组转向架构架焊接变形控制措施

现阶段，我国的交通运输业发展迅速，尤其是高速铁路方面，更是有了突飞猛进的发展，我国现阶段已经远超于其他国家，成为了世界上在高速铁路系统上，技术最为先进、集成能力最为强大、运行速度最快，规模最为宏大以及运行里程最长的国家。但是，高速动车组中最为关键的部件就是转向架，其能够在一定程度上保证列车的高速、平稳运行，提高列车运行的安全性以及舒适度。在转向架中，作为各项辅助装置安装基础的就是构架，所以，其当之无愧的成为了最为重要的承载部件。

1　焊接变形的主要原因

1.1工艺原因

在焊接操作时，涉及了较多的工艺技巧，例如工艺参数、热输入量、方式方法、先后顺序、构件位置、多层焊、胎架以及夹具，每一项工艺都会不同程度的影响焊接变形情况，由此证明，工艺因素对于焊接变形具有深刻的影响。

1.2材料原因

一般情况下，材料的热物理以及力学性能参数是影响焊接变形的主要原因。在实际的应用中，因热物理性能的参数中，热传导系数与温度梯度间成反比关系，当温度梯度较大时，焊接变形也就会更为明显。此外，影响焊接变形的因素还包括力学性能参数中的热膨胀系数，二者之间成正比关系；而在高温区的材料屈服极限以及弹性模量以及温度的变化也会影响焊接变形，其与弹性模量之间存在反比关系。

1.3结构原因

焊接结构能够对焊接变形产生最为深刻的影响，据相关数据调查分析表明，当焊接中的拘束度升高时，相应的焊接残余应力也会随之增多，但是焊接变形会有一定的降低。一般情况下，在焊接中，拘束度一般分为工件本身以及外加拘束度两种。而工件本身的拘束度不会一直保持不变，当结构较为复杂时，在焊接中，拘束作用就会发挥主导作用，拘束度的变化情况与结构的复杂度之间呈现正比关系。在实际的应用中，会应用装入加强筋板以及加强板，从而使结构更加稳定以及刚性化。与此同时，也会带来一定的弊端，使焊接结构更为复杂化，在此区域的拘束度也会相应增大，在探究以及掌控结构焊接变形时更为艰难。由此证明，将加强筋板以及加强板的位置以及数量进行一定的改进，能够有效的遏制焊接变形带来的弊端。

2　控制焊接变形的针对性措施

焊接变形在工艺经过多年的研究发展，有了较大的成效，研究出了多种分析方法，例如。解析法、经验法、热弹性有限元法、有线弹性体积收缩法等等，与此同时，还应用了较为小型的焊接构件，有了一定的成效。但是，目前为止，还未有发现应对大型且复杂的高速动车组转向架焊接构架的分析方式。

在实际的构架制作中，因为材料在选择以及使用方面是不变的，所以就更加需要灵活的结构以及工艺。因为设计对结构有一定的制约作用，所以在设计中应尽量规避构架焊接变形的情况，不然会增加额外不必要的工序，使生产周期加长，同时也会导致产品的生产成本增加。在实际的应用中，还需从设计以及工艺方面加强研究，使焊接变形控制领域有效发展以及改进。

2.1设计措施

（1）在设计中，应将焊缝的数量降至最低，并在筋板形状的选择上慎重考虑，设定筋板的位置时也需多加考虑，以达到使结构强度达到一定的要求，将焊接变形的情况降至最低。（2）在焊缝尺寸以及形式的选择上，也需要多加考虑，因为焊接量与焊接变形之间成正比关系，焊接量的增大就是导致焊接变形的情况增多，不利于转向架的制作。此外，在设计中，还需精确计算焊缝的尺寸，在结构承载能力得到充分保证的前提下，最好选择小尺寸的焊缝，针对于丁字以及十字接头处承载力较大的情况，在强度达到一定要求时，就可以采取开坡口形式的焊缝以使焊接变形的情况降至最低。（3）对焊缝的位置进行规划，在实际的设计中，焊缝应设计在焊接结构截面中性轴上，或者与中性轴最接近的地方，以使梁、柱等结构的挠曲变形的情况降至最低。

2.2工艺措施

在制造的过程中，应该采取一定的措施以保证焊接构件的产品能够符合一定的要求。其中，对于焊接变形的控制上，一般分为三个阶段，分别为焊接前的预防、焊接中控制以及焊接后的矫正。

2.2.1焊接前预防策略

一般分为预变形法、刚性固定组装法以及预拉伸法。预变形法能够有效的评估出待焊工件的变形大小情况以及方向。刚性固定组装法起到了对被焊工件固定的作用，可以避免待焊构件出现变形的情况。预拉伸法主要就是将焊接残余应力最大化的减少，使焊接变形的情况得到有效的遏制。

2.2.2焊接中控制

应尽可能的采用线能量较低的方式，选取适合的焊接参数以及顺序，使焊接变形得到有效的控制。

2.2.3焊接后较早

一般分为加热以及机械两种矫正法，以使构件焊接后出现的残余变形情况得到有效的降低甚至清除。