关于轨道客车转向架构架焊接工艺的分析

李凌宇

摘 要：我国的轨道客车事业正在稳步向前发展，那么转向架作为重要的系统对车辆的稳定性和安全性起着重要的作用。本文主要阐述构架在转向架的重要性，以及介绍构架的特殊性，尤其在焊接过程中的特点以及如何选择焊接类型。明确了焊接需要采用多位置变换、频繁起停弧、焊接过程全自动化的一般作业方式。通过对国内外轨道客车生产企业应用自动焊接技术的现状及发展趋势进行分析，得出结论：自动焊接技术的应用向设备规模化、排布集中化、作用主导化、生产节拍化、管理信息化方向发展，只要能够解决设计结构、工艺水平和操作水平方面的难题，自动焊接技术的应用和推广将存在较大的空间。

关键词：自动焊接技术;轨道客车转向架;构架焊接;工艺现状

1 转向架构架焊接结构的特点

转向架构架自身具备特殊的焊接特性，例如工件的尺寸相对较小，多属于短焊，铝合金车体的焊接无论是在金属材料上还是焊接方式上，焊接长度上都具有较大的差异。

首先，工件尺寸相对车体较小，长直焊缝极少，短焊缝居多。在构架结构中，一般侧梁外侧立板与上下盖板的4条长焊缝是最长的焊缝，且沿着上下盖板的轮廓处出现拐弯。由于构架结构中多加强肋结构，受加强肋板阻隔以及部件尺寸较小原因，短焊缝数量大。在这种情况下，需要频繁地熄弧和引弧焊接，不易实现连续焊接，不利于发挥自动化焊接连续长时间、大批量焊接的优势。由于构架中加强肋结构普遍，因此焊接接头形式以T形接头为主，焊缝形式以角焊缝或单边Y形+角焊缝居多。为了保证自动焊接参数的可重复性，相比于对接焊缝，对坡口组装间隙和焊角尺寸提出了更加严格的要求。另一方面肋板结构较多，使得多处焊缝焊接可达性差，焊枪容易被阻隔而不能接近焊接位置，且由于构架及其部件焊接位置较多，为了调整至平焊、平角焊、船形焊等最佳的位置焊接，需要频繁变换焊接位置，这使得自动焊接设备的编程更加复杂。

构架中以12mm以上的中厚板为主，在定位座、牵引拉杆座等部件中的座块板板厚度可达50mm，必要时须进行预热，不利于实现自动化流水线焊接作业方式。中厚板坡口普遍采用多层多道焊接，变形相对不明显，易于保证空间点的定位，从而实现全自动化焊接。

焊接需要通过材质的不同选择不同的焊接方法，例如构架，构架主要是低合金钢，又由于其是中厚板，因此焊接变化不明显，相对于转向架构架比起来，车体的铝合金材料的焊接变形会更加明显。由于转向架焊接工装多是通过料件的特殊性来制定的，所以各个空间点的位置是比较方便焊接机器人来操作的。

2 转向架自动焊接技术的应用

2.1 工艺要求及特点

通过对转向架构架结构特征进行分析得出，采用自动焊接方法比较适合的作业方式是：多位置变换、频繁起停弧、焊接过程全自动化。因此，自动焊接技术的工艺要求也呈现出与车体迥异的特点。用于转向架构架焊接的自动焊接设备一般要求操作灵活，能够适应多位置变换的要求，易于实现焊接过程的全自动化，设备本身一般自带变位机，作为自动焊接设备的外部轴而实现内外轴联动，以达到最佳的焊接位置。

基于焊接过程的可达性和灵活性要求，自动焊接设备一般只使用单焊枪焊接，而不采用双焊枪;自动焊接的导向方式不采用车体焊接时常用的激光跟踪方式和导向杆机械跟踪方式，而一般采用电弧跟踪方式。为了实现更大的填充量，可采用单丝或双丝焊，但是双丝焊接应用较少。由于转向架构架结构较复杂，平直焊缝少，钢材质比铝合金的导热性、高温黏性等均较差，因此一些新型的焊接方法难以实现，熔化焊接技术仍占据绝对的主导地位。

2.2 应用水平

转向架的结构很复杂，但是长客公司目前作为大型制造企业，在转向架生产来说处于组装大于生产，目前转向架焊接部位主要还是构架。构架主要由侧梁组成、横梁组成、纵向梁组成以及附件等结构组焊而成。就现在我国的发展来说，大多数的轨道车辆生产制造企业都在采用自动焊接技术，而且应用和使用的水平不尽相同，但是侧梁外侧长焊缝的焊接最为普遍，可以说几乎所有的转向架制造企业都已经实现批量化焊接生产。侧梁内腔的自动化焊接，由于受到内腔结构以及焊接设备和操作水平的影响。而对于横梁钢管对接结构内外侧圆周焊缝的自动化焊接，要求焊接过程中钢管沿轴向旋转，而焊枪姿势保持固定，并保证焊缝内部质量，属于工艺较独特，质量要求高的自动化焊接工艺。在构架组成上，除了主梁以外还有一些小件焊接，例如纵向梁、制动吊梁、定位座、电机吊座、齿轮箱吊座、牵引梁等部件，也根据结构不同实现了不同程度的自动化焊接。

根据以上的分析探讨可以得出，無论是国内还是国外都在密切关注轨道客车企业的新动况，由于在焊接这个领域，是否在应用当前焊接行业的最新技术。目前，我国一些生产转向架的企业都已经使用焊接机器人，数量平均已经达到达到几十台。一些大规模的企业，都已经有自主的焊接生产线，焊接自动化率已达到50%～60%，在长度较长的焊缝、劳动强度大以及质量要求高的焊缝上已大量采用了焊接机器人焊接生产。

3 结束语

构架是转向架的基础组成结构，对于轨道客车来说构架自身具备的很强的特殊性。例如构架的结构式比较复杂的所以在焊接的过程中比较难，而且尺寸相对小，中厚板多，所以焊缝可达性差。针对于这样特殊的结构，应该考虑多位置变换、频繁起停弧、焊接过程全自动化的一般作业方式。但是现在我国有多家企业可以自主生产转向架，但是60%的企业都会在转向架构架焊接的方式上选择自动焊接技术。自动焊接技术的应用逐步向设备规模化、排布集中化、作用主导化、生产节拍化、管理信息化方向发展，只要能够解决设计结构、工艺水平和操作水平方面的难题，自动焊接技术的应用和推广仍存在较大的空间。

参考文献

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