地鐵車輛焊接生產(chǎn)工藝實例

1、地鐵車輛牽引梁變形分析及控制摘要：本文主要分析了地鐵車輛牽引梁試制過程中上蓋板和前端板的焊接變形的原因，提出了控制變形的措施和焊后矯正的方法以及設(shè)計改進建議。關(guān)鍵字：牽引梁 焊接變形 控制措施 矯正The Welding Deformation Analysis and Control of theAbstract.metros Draw BeamThis article mainly analysis the welding deformation of the front board and the cover board of theLmetros Draw Beam. And this

2、 article not only put forwards measures to control the deformations and redress methods, but also presents some advises on design.Key words: Draw Beam welding deformation control methods redress引言該車是公司面向發(fā)達國家整機出口的軌道交通裝備，業(yè)主對該產(chǎn)品的各個方面均提出了嚴格的要求。 與其它車型相比，該車的牽引梁長度更長，高度落差大，大部分呈扁平狀的結(jié)構(gòu)，焊后變形較大?；谝?上原因若僅采用焊后進行變

3、形矯正，既浪費時間又不能達到預期的效果。因此，如何采用合理的工藝方法 控制制造過程中的焊接變形，是端牽引梁高效、高質(zhì)量生產(chǎn)的重要保證。牽引梁結(jié)構(gòu)分析該地鐵車牽引梁整體結(jié)構(gòu)與以前所生產(chǎn)的其他車型有很大不同，該車牽引梁較長并且結(jié)構(gòu)相對簡單，沒 有車鉤箱等部件。因其后端結(jié)構(gòu)較以前車型細長，且牽引梁前端與后端結(jié)構(gòu)差別很大，容易造成受力不均。 以后端板為分界點，牽引梁前端寬度為2780mm，但是后端只有1040mm，在高度方向差別也很大。牽引梁 前段結(jié)構(gòu)緊湊，產(chǎn)生變形可能性較小，但是后端結(jié)構(gòu)細長，缺少拘束，易產(chǎn)生變形，所以牽引梁后端是焊 接變形控制的關(guān)鍵部位?？紤]到牽引梁的結(jié)構(gòu)特點，在牽引梁組焊時采用反

4、裝法，以上蓋板作為基準面， 從而使板材及各部件定位更方便準確。該車牽引梁三維視圖如下圖1所示。圖1該地鐵車輛牽引梁三維視圖焊接變形2.1焊接工藝參數(shù)牽引梁板材為Q345B,焊接性較好，結(jié)合工作效率以及工作設(shè)備，我們采用熔化極氣體保護焊(MAG), 保護氣體采用80%Ar+20%CO2,焊接材料選用 1.2mm, G2Si焊絲，因組成牽引梁的板厚變化較大，所以 焊接電流及焊接電壓隨板厚而變化，電流范圍在220280A。2.2上蓋板的焊接變形A端牽引梁上蓋板規(guī)格為2725mmx1040mmx8mm。焊接過程中主要變形為上蓋板的上凸變形，變形示 意圖如下圖2所示。上蓋板變形后平面度超差，并且造成整個

5、牽引梁后端橫向尺寸收縮較大，導致后續(xù)底 架總裝時間隙過大焊接困難。因此，為了保證上蓋板的平面度滿足設(shè)計要求，牽引梁外形尺寸符合圖紙要 求以及后續(xù)工序的順利進行，需要采取工藝措施來控制上蓋板的焊接變形。圖21一立板2一右下橫板3一右立板4一上蓋板5一左立板6一左下橫板7一筋板62.3前端板的焊接變形前端板尺寸為2780mm x 664mm x 25mm。焊接過程中主要變形為前端板左右兩端向后端彎曲。同樣，因 前端板較長，變形后平面度超差，并且造成整個牽引梁前端橫向尺寸收縮較大，導致后續(xù)底架總裝時間隙 過大焊接困難。因此，為了保證上，牽引梁外形尺寸符合圖紙要求以及后續(xù)工序的順利進行，需要采取工 藝

6、措施來控制前端板的焊接變形。焊接變形分析上蓋板為不封閉的箱形結(jié)構(gòu)，并且縱向有四條長焊縫，焊縫形式為13HYa3和5HYa3，長度分別為 2513mm和2457mm。焊接時由于焊縫較長，且13HYa3焊縫坡口過大，導致焊縫熱輸入過大，焊后收縮 過大，牽引梁后端兩長箱體間無拘束，所以上蓋板橫向收縮產(chǎn)生凸起變形。圖3前端板與筋板2、筋板3位置示意圖前端板上焊縫較多，雖然焊縫分布相對中心線對稱，但是在兩側(cè)分布不均，且主要集中在后端一側(cè)。前 端板與筋板2、筋板3位置如上圖3所示。從整個牽引梁結(jié)構(gòu)上看，前端板與筋板2的焊接處自身結(jié)構(gòu)拘 束過小，由于前端板與筋板2、筋板3角接焊縫的熱輸入以及焊后收縮，前端板

7、焊后兩端會向牽引梁的后 端方向彎曲?？刂坪附幼冃未胧?.1工藝放量由于焊接收縮，焊后尺寸不能滿足圖紙尺寸要求。如按圖紙尺寸下料，焊接后焊接收縮會使得整個牽引梁 在長度和寬度方向比預計的短幾個毫米，這樣不僅生產(chǎn)出的牽引梁產(chǎn)品達不到設(shè)計圖紙要求，也使后續(xù)底架總 組裝時裝配間隙過大，不易施焊。而且在底架總組裝時也要考慮焊接收縮因素，所以各部件長度和寬度方向均 需留有余量。綜合以上考慮在實際生產(chǎn)中對牽引梁長度和寬度方向分別進行工藝放量處理。因為對牽引梁寬度方向焊縫 較小，焊接收縮較小，所以進行盈mm的放量，而長度方向長焊縫較多，整個熱輸入和焊接收縮很大，再考慮 底架總組裝要求的余量，所以在長度方向進行

8、了mm的工藝放量。4.2焊接變形的控制措施4.2.1上蓋板的焊接變形生產(chǎn)過程中主要采用很多方法來減小上蓋板的焊接變形，包括在牽引梁后端兩個小箱體間增加工藝撐、將 上蓋板中間無約束地方點固在胎膜上、增加夾具等。在后端兩個小箱體間增加兩個工藝撐，不僅保證了兩箱體 間的具體，也將整個牽引梁后端構(gòu)造成箱體結(jié)構(gòu)，增加了橫向約束，減小了橫向收縮引起的變形。牽引梁后端 結(jié)果較空，上蓋板中部無拘束。通過將上蓋板中部無拘束處點固在胎膜上，可以減小使那個蓋板凸起變形，而 且操作較方便。另外，還增加了兩小箱體上的夾具數(shù)量。通過增加剛性約束來減小焊接變形。4.2.2前端板的焊接變形牽引梁前后端橫向尺寸差距很大，所以在

9、前端板與筋板角接處結(jié)構(gòu)上的剛性拘束很小，在焊接收縮的左 用下，前端板兩邊向牽引梁后端彎曲。所以通過在前端板與筋板處增加工藝撐構(gòu)成剛性約束來減小因以上原 因引起的焊接變形。另外，增加前端板處夾具的夾持壓力來控制前端板的變形。矯正焊接變形的方法雖然通過以上措施可以盡量減小焊接變形，但是并不能完全避免。牽引梁脫胎后，前端板會因為約束取消 而產(chǎn)生少量回彈。所以，焊后需要通過火焰矯正來進一步減小焊接變形?；鹧娉C正溫度5O0C600C，烤 火位置在前端板與筋板2角接焊縫的背面。烤火后焊縫處焊接應(yīng)力減小，焊接變形減小。6改進建議牽引梁作為底架重要組成部件，其焊接質(zhì)量要求較高。但是該車牽引梁焊縫均無探傷要求，焊接質(zhì)量只能通 過焊縫外觀成型估計。建議對牽引梁立板與后端板角接處增加100%磁粉探傷要求。從結(jié)構(gòu)上看，此處受力較大， 為保證整個牽引梁在使用過程中不出現(xiàn)問題，需要保證此焊縫達到一定質(zhì)量等級要求。通過磁粉探傷可以檢測焊 縫處