地铁铝合金枕梁焊接变形控制分析

伍云翔 姚明

【摘要】本文主要分析了地铁铝合金枕梁焊接变形的相关情况，重点介绍了控制地铁铝合金枕梁焊接变形的有效措施，这不仅可以减少铝合金结构在焊接时产生变形的几率，还能提高控制率，减少问题的出现，是不可缺少的措施。通过对该问题的研究和分析，可以进一步明确枕梁作为地铁车辆底架称重重要部件的重要性，也可以进一步分析出枕梁结构焊接变形的规律，之后也可以采取更加有效的措施进行解决。

【关键词】铝合金;枕梁焊接变形控制;有效措施

铝合金作为一种银白色的有色轻金属，由于质量轻、比强度高、耐腐蚀性强、易成型以及焊接性能强等优势被广泛应用在地铁车辆的制造中。当前，我国地铁车辆所使用的铝合金材料主要是5000系、6000系、7000系等三个系列。但是，铝合金同时还具有导热系数大，甚至可以达到碳钢的五倍，并且在焊接过程中由于热输入较大，同时热膨胀系数也大，严重时可以达到碳钢的两倍，由于铝合金的这项性能就很容易在焊接过程中产生变形，并且还难以控制，需要采取措施进行解决。

枕梁结构

当前，枕梁结构在地铁轨道车辆中起着连接车和转向架的作用，并且也是转向架动力以及车体之间的传递者。通常来说，枕梁在车辆的运行过程中还会受到纵向力以及垂向力的双重作用，因此，枕梁的稳定性就会和车辆运行的安全性产生直接的联系。并且，大部分的枕梁结构都是箱型，主要是由单片的枕梁型材、中心销加强板、空簧座加强版、筋板以及补强板等部件构成。对于外形来说，材料的主要厚度是在10到18毫米，属于中厚的板铝合金焊接，因此就很容易出现变形的情况。在运用过程中，为了进一步满足总装转向架落车的安装要求，就需要枕梁焊接后对转向架之间的连接面进行整体的加工。在加工过程中还要满足以下条件：最大加工深度需要小于或等于两毫米，并且两空簧安装面的高度差还要小于或等于一毫米，牵引销的安装面以及两空簧之间安装面的高度差也要满足小于或等于两毫米的条件。为了满足上述的加工要求，对于枕梁焊接后的平面度也需要控制在两毫米以内，这样才能进一步提高零部件的精度。具体情况如下图 3所示：

铝合金地铁车辆枕梁变形分析以及控制措施

当前，枕梁焊接变形的趋势越来越明显，并且主要是由于两侧以及腔内的筋板、加强板塞都是进行局部焊接，那么这样就会对枕梁的整体变形产生较小的影响。因此，为了进一步对枕梁的焊接变形进行控制，就需要对横向的弯曲变形进行控制。根据相关研究显示，从枕梁主焊缝的分布情况就可以明显看出来，加工面板厚度是十八毫米，并且是4层6道焊。而对于非加工面板来说，厚度是10毫米，主要是3层3道焊。但是，加工面的焊接填充量会达到非加工面的两倍，如果不采取有效的措施进行预防，就很多在焊接之后的枕梁横向上产生较大的变形。其次，主要是通过工装夹具的方式进一步控制焊接变形。在这一过程中主要是采取刚性固定法，也就是利用工装夹具的方式来增大铝合金工件的刚性，这样还可以有效的达到抑制枕梁焊接后产生变形的后果。再次，是通过预置反变形控制焊接后变形的方式来达到目的。反变形法，主要是在构件未焊接之前就将构件预制成为人为的变形，这样产生的变形方向以及焊接引发的变形就会产生相反的效果，产生相互抵消的作用，以此来达到对构件变形减少甚至是消除焊接变形的目标。在枕梁组对的过程中，还需要对枕梁的预置反变形进行自动焊接，这样才能达到最终的效果。最后，是通过改变焊接过程中的参数进而对焊后的变形进行控制。枕梁焊接过程中，就需要对对应的焊接工艺规程来具体选择焊接的参数。焊接工艺规程也就是WPS，其中的焊接电流、电弧电压、送丝速度、焊接速度等参数都需要在一定的范围值内，并且还要具有一定的区间选择性。在对枕梁完成自动焊后，还需要对枕梁的平面度进行具体的测量。之后还需要根据焊接的变形規律以及工艺的实验数据对参数范围的参数进行具体的控制。具体情况如下图 4所示：

结束语

综上所述，通过对地铁铝合金枕梁组焊六道工序自由焊以及焊接变形规律等相关内容的分析，可以根据研究目的进行工艺试验，这样就可以有效的得到在自由状态下焊接的状态，并且还可以得到各个工序焊接变形中的尺寸。之后，还可以根据每一道工序焊接变形出现的各种情况，采取更有针对性的焊接工装夹具，之后还可以采用刚性固定法以及反变形法来具有控制枕梁的焊接变形特点，之后还可以根据得到的结论具体采取措施将焊接顺序和规范进行控制。

【参考文献】

[1]陈春跃，谢大杰，罗胜.铝合金地铁车辆枕梁焊接变形控制[J].金属加工（热加工），2017，（20）：43-45.

[2]黄科伟，曹永胜.RT-UT综合检测法在地铁车辆枕梁焊缝中的应用[J].科技风，2019，（28）：137，143.

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