浅析动车组转向架焊接变形

张纹源

摘要：随着我国经济的快速发展，高速动车组列车已经是提升铁路运力、解决人们出行难题的重要手段之一。转向架是动车组车辆的关键部件，因此转向架焊接质量就显得尤为重要。本文浅显地阐述了动车组转向架构架作用，影响焊接变形的因素及控制焊接变形的方法。希望能够对专业工作人员有所帮助，保障动车组的安全运行。

关键词：转向架焊接;影响因素;控制方法

1.引言

近年来，随着国家铁路建设的发展，高速动车组列车因其安全可靠等优点，已经是人们出行的重要交通工具。转向架是高速列车的关键部件之一，焊接是其生产制造过程的主要方法，转向架焊接质量的好坏取决于焊接过程中能否有效的控制焊接变形，因此，研究焊接变形对提升动车组转向架制造水平具有十分重要的意义。由于焊接过程十分特殊，部件焊接是会产生残余应力，同时焊接过程会产生一定的焊接形变，并且两种变形经常表现出相反的特性，所以，如果不进行相应的研究和控制，很难通过简单的方法获得形变量和残余应力都比较小的工件。构架作为转向架中起到支撑负载功能的主要部件，保证构架的焊接可靠性十分重要。

2.动车组构架简介

构架相当于转向架的龙骨，其它的零部件都需要安装在构架上。转向架各个部分以及各方向的力都通过构架进行传递。动车组构架结构通常为“H”型或者“日”构架，主要取决于是否具有端部的水平梁结构。构架整体由左右两个侧梁和横梁焊接组合而成，作为主体结构。

3.焊接变形产成的原因

焊接变形产生的变形有很多，总的来说分为材料、结构和工艺三个方面。

3.1材料本身的原因

焊接材料和母材的材料对焊接变形都有一定的影响，主要是因为材料本身的热物理性能和力学性对焊接过程中的焊接变形有很大的影响。热物理性能对焊接变形的影响主要因为热传导系数的大小不同，通常情况下，材料的热传导系数越大，热量在材料上传导的越快，材料温度差值越小，焊接变形越小，反之亦然。材料的力学性能对焊接变形主要在热膨胀系数和屈服极限两方面，其中，材料热膨胀系数对焊接变形的影响最大，热膨胀系数越大造成的焊接变形也越大。材料热屈服极限也会对焊接变形有很大的影响，屈服极限越高引起的残余应力也会越高。

3.2结构设计原因

设计结构对焊接过程的变形影响是十分关键的，也是十分复杂的。在焊接过程中，焊接件的拘束度是一直变化的，拘束度增加过程会导致焊接残余应力也相应增加，此时焊接变形会随之降低，同时变形量还会跟外部约束力有关。通常，结构越复杂，其自身拘束度对焊接过程影响越大，而拘束度对焊接过程的影响会随着结构越复杂而变的复杂。在结构设计时针对结构中板的厚度及加强筋板或加强板的位置、数量等进行优化对减小焊接变形有着十分重要的作用。

3.3焊接工藝原因

不同的焊接工艺会造成不同的焊接变形，例如：焊接方法的选取、焊接参数、焊接部件的夹持和固定方式、焊接的方向和次序等等。在各种工艺因素中，对焊接变形影响最大的是焊接次序，焊接残余应力的大小和分布会随着焊接次序的不同而不同。焊接层数和焊接参数对焊接变形的影响也是十分巨大的。为了能够尽可能的减少焊接形变和残余应力，更好的控制焊接残余应力的分布，专业从业者往往不断的总结经验，利用特殊的焊接工艺和方法来达到此目的。

4.焊接变形的控制方法

前文已经介绍了影响焊接变形的主要因素有三个方面，分别为：材料原因、设计结构和焊接工艺，对焊接变形的控制方法也应该从这三个方面进行着手，实际生产制造过程中，焊接材料往往是固定，所以我们重点从设计结构和焊接工艺两方面进行焊接变形控制方法。

4.1设计结构方法

焊缝设计时应该选择合适的焊缝尺寸，因为焊缝尺寸的大小直接影响焊接量的和焊接变形。焊缝的尺寸越小，焊接工作量就越小，由此造成的焊接变形也越小，所以，在条件允许的情况下，尽量将焊缝的尺寸设计的小些。另外，面对一些较大的焊缝时，采用坡口焊接的设计往往能够很好的控制焊接变形和焊接残余应力。无论采用什么方式，焊接变形永远不能被完全消除，因此，针对焊接设计，应尽可能的减少焊缝数量，从根本上减少焊接变形和焊接残余应力。

4.2焊接工艺方法

焊接工艺方法主要应用于焊接零部件的制造过程中，主要分三个阶段的方法，分别是焊接前的预防方法、焊接过程中的控制方法和焊后矫正方法。 焊前预防方法。焊前预防主要是将零部件在焊接前就进行拉伸或者固定，零部件拉伸量在焊接过程中被焊接变形量所抵消。固定是指运用物理方法将零部件进行固定，保证焊接过程中零部件不会发生变形。焊接过程控制方法主要应用于焊接过程。选择合理规范的焊接参数和焊接次序，亦或采用双侧同焊的方法，都能很好的控制焊接变形。焊后矫正方法。零部件焊接后，可以通过矫正的方法消除已经产生形变和焊接残余应力。焊后矫正方法主要分为加热矫正法和机械矫正法。

5.结语

焊接残余应力与形变产生的原因是十分复杂的，必须对它们产生的原因进行充分的分析，找到关键影响因素，掌握了这些影响因素的规律，就能制定出相应的控制方法分别解决焊接残余应力和焊接形变，另外，还可以统筹思考，制定一些既能控制焊接残余应力又能控制焊接形变的方法。本文浅显地阐述了动车组转向架构架作用，影响焊接变形的因素及控制焊接变形的方法。能够对专业工作人员有所帮助，保障动车组的安全运行。

参考文献：

[1]李建欣.高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施[J].上海工程技术大学学报，2011，25（02）：121-124.

[2]李晓明，孙德伟.焊接结构件焊接变形的控制[J].铁道车辆，2010，48（05）：10-12+16+47.

[3]朱藤辉，刘丽，王高见，康丹丹.高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展[J].电焊机. 2018（06）

[4]肖新标.提速列车转向架中焊接缺陷的力学行为分析.大连交通大学.2007