转向架构架侧梁焊接结构设计分析

金亚平 周建强 孙贵舜

摘 要：构架属于转向架的基本承载部件，同时也是转向架中其余零件顺利安装的前提与基础，它不仅要支撑机车中的全部设备，还需有效传递机车牵引力。所以，在落实构架生产工作时，焊接应力以及变形控制特别重要，侧梁就属于焊接时有效控制与管理焊接变形的基础与关键。

关键词：转向架构架;侧梁;结构设计;焊接变形

引言：

本文结合笔者的自身实践，以路基处理车为研究对象，对侧梁组焊当中引发应力和变形的具体因素做出了细致的分析，从侧梁结构设计以及组焊顺序入手，最大范围降低焊接应力和变形，希望可以在今后的构架组焊中不借助整体调修以及退火处理技术的协助，进而有效降低成本的投入，提升实际工作效率。

1路基处理车构架侧梁结构特点

1.1 构架侧梁组成

路基处理车的构架由腹板、中间板、筋板、下拱板以及下挡板组成。側梁一方的腹板是钢板，这一侧梁同横梁焊接形成构架，而另一方的腹板就是用三块钢板来拼焊而成的，同理下拱板也是由三块钢板的拼焊组成。

1.2 侧梁结构与工艺特点

路基处理车的侧梁从侧面观看，形状较为简单，两端比中间轻，呈弓字形。因为各部分间都是自然过渡，因此为自动焊奠定了基础，可有效提升焊接的品质，可用于大批量的转向架生产中。针对箱型梁而言（如图一），因为它的结构尺寸略长，在热输入中不均匀性明显，会出现许多的焊接应力和变形，有时候焊接变形会严重超出设计要求，此时就要选择火焰与机械等进行矫正，这样不但会加大成本投入，还会在某种程度上使残余应力的实际分布情况得到改变，易出现应力集中现象，大幅缩短产品寿命。为控制箱形梁今后的实际焊接变形，可以选择优化结构，利用对称焊缝，转变焊接的顺序，调整实际的热输入量。所以，对侧梁结构设计及焊接过程展开当中探究，总结能降低侧梁焊接变形的应对方案与措施，对当今的生产与今后同类产品开发都有重要的现实意义与价值。

2构架侧梁焊接变形的控制

降低焊接应力与变形的方法较多。第一，可以选择科学的焊接程序，比如分段焊和分层焊。第二，在条件允许情况下选择对称焊缝，让它的变形相互抵消。第三，在施焊开始之前对结构做出预变形，此时的变形要与实际变形相反。

2.1根据结构特点进行优化设计利用焊接变形

焊接应力以及变形会出现在所有的钢结构当中，不能完全避免与消除，但是能在设计时科学借助焊接变形，让它朝着利于结构与降低整体应力及变形的方向发展。在侧梁构架设计中，可以借助对称焊缝设计与预变形，利用焊缝的合理增加降低焊接的应力与变形。侧梁下方主要由下挡板与下拱板拼焊组成，添加两条焊缝不仅能降低下挡板的实际压型难度，还能在装配中实现两方水平度低于1的工艺要求。通常来说，在构架的侧梁中要形成拱状上挠度，用来抵消由于车体的上方重量构成的下弯。笔者总结了两种预制上挠度的具体方案。

第一，在下料中，可以在腹板中预留适宜的上挠度，但此种做法会加大下料的成本及难度，并且还会加大装配的难度。此种方式对构架的要求十分严格。第二，利用机械或是火焰进行调修，在机械调修中要使用专门机械，完成调修后会发生反弹;火焰调修是借助火焰加热发生的局部变形，冷却后缩短来具体实现的，它的准确度较低。在底部设计中添加两条对称型焊缝就相当于在底部开展了对称型火焰加热活动，当组装焊接完成之后，侧梁立马就可以形成与相关标准相符的上挠度，此时可以不专门组织机械调修及火焰调修活动。

2.2通过优化焊接顺序减少焊接变形

在落实路基处理车架的侧梁焊接工作中，可以选择以下多种焊接工艺。第一，根据有关要求组装好上拱板中的腹板与筋板，组织定位焊活动。第二，当两端板完成组装后，组织定位焊活动。第三，内部焊缝可以用手工焊来完成。第四，落实两侧腹板的组装工作，组织定位焊活动。第五，完成中间腹板的组装工作后，组织定位焊活动。第六，在外部主焊缝中可以用机械手来实施焊接。

仔细观察路基处理车当中构架的侧梁结构，它是箱形结构。笔者通过剖析得知，定位焊对于变形的实际影响偏小，只有筋板与两端板要利用手工焊接，且筋板焊接对于侧梁的纵向变形制约与影响偏小，但是焊接顺序不合理极易引发侧梁发生扭曲。在筋板和两端板的焊接中，要避免对同一区域的持续加热，合理落实上文提及的措施能把手工焊接时产生的实际焊接应力和变形降至最低。在机械手组织开展侧梁外部的焊接活动时，焊接的顺序特别重要，与实际的焊接变形紧密相关，通常来说，机械手在落实外部焊接工作时要实施两次焊接，且两次都要选择对角焊接（如图二），使热量输入实现均匀分布。按照侧梁的结构特征可知，焊接的结构刚性与焊缝变形扭曲成正比。笔者通过大量的实验与剖析可知，首道焊缝要选择结构强度较大的区域，此时的焊接变形量最低，也就是说，首道焊缝作用的拱板要有凸出部分。之后要借助机器手落实对称型自动打底焊工作。当首次打底焊接完成之后，就可形成向上扰度与向外旁弯。

在二次焊接时，要先完成腹板中间两道焊缝以及下拱板和下挡板间两道焊缝的焊接任务，由于这时侧梁还没有焊接成一体，极易引发变形进而降低应力，最后使用对称交替焊落实侧梁纵向的焊接工作。

3结束语

综合来说，笔者通过大量的实验与探究得知。第一，在结构的优化设计中，要适当增加焊缝，促进焊接变形的有效科学控制。第二，必须科学排列焊接的实际顺序，以最大程度减轻具体的焊接应力与变形。第三，通过结构优化，合理确定焊接顺序，选择应力与变形较小的焊接工艺，有效提升焊接整体质量。最后，笔者希望通过简要清晰的阐述，为相关行业工作人员今后的工作落实提供理论支撑，为我国该领域的发展添砖加瓦。

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