孟祥瑞

（南車青島四方機車車輛有限公司，山東 青島 266111）

我國高速動車組采用的鋁合金主要有5000系、6000系、7000系。軌道車輛鋁合金車體地板采6000系合金，其為大型中空鋁合金擠薄壁壓型材組焊結(jié)構(gòu)。由于長直焊縫焊接存在較大的焊接變形，因此，在地板鋪裝過程中，需要預(yù)置反變形及優(yōu)化焊接順序。本文從底架框架固定、反變形設(shè)置、地板鋪裝、焊接工藝等方面對高速動車組地板鋪裝工藝進行分析。

1 地板鋪裝焊接變形分析及工藝改進措施

結(jié)合底架結(jié)構(gòu)和影響焊接變形的因素，主要從以下幾個方面解決地板鋪裝長直焊縫焊接變形問題：（1）增加剛性固定；（2）預(yù)置焊接反變形；（3）優(yōu)化焊接順序。

1.1 增加底架框架的剛度

采用適當?shù)姆椒▉碓黾雍讣膭偠群途惺?，可以達到減小焊接變形的目的。根據(jù)底架框架的結(jié)構(gòu)特點，選擇利用臨時支撐的方法增加底架框架的拘束度，在底架框架不同部位增加臨時支撐和拉桿，臨時增加底架框架的剛度，從而有效地減少焊接變形。

首先將底架框架吊裝至鋪設(shè)地板胎位上，確認用于支撐底架框架的工裝的支撐位置，并嚴格按照定制位置擺放，底架支撐工裝的尼龍塑料墊塊不得有破損，沉頭螺栓不得松動，發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不良應(yīng)及時進行修復(fù)。其中，底架框架中部支撐應(yīng)放置于底架縱向中心處；底架框架端部支撐應(yīng)放置于底架框架枕梁中心內(nèi)側(cè)，到枕梁中心線的距離為（400~600）mm。

在對底架框架進行固定之前，需要測量包括底架框架邊梁的直線度在內(nèi)的多個關(guān)鍵尺寸，并對關(guān)鍵位置進行調(diào)整，防止底架框架固定后其關(guān)鍵尺寸發(fā)生改變。如為測量邊梁直線度，需要在底架框架四角用墊塊與線繩進行測量，確保邊梁直線度不大于1mm/m。同時還需要測量整個底架框架的對角線差、一二位端枕梁對角線差等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如不滿足使用要求則需對底架框架進行調(diào)整。

當?shù)准芸蚣芨鞣N尺寸調(diào)整完成以后，需要通過手動拉緊器拉緊大橫梁的方式對底架框架增加剛性固定。剛性固定點應(yīng)均勻分布于底架框架，并且需要對稱，交叉布置。每兩個固定點一組，每組固定于相鄰兩根大橫梁，并且每組間距不大于5 000mm。為滿足對底架框架的剛性固定，手動拉緊器的規(guī)格為1.5 T。

1.2 預(yù)置焊接反變形

根據(jù)焊接件的變形規(guī)律，在焊前預(yù)先將焊接件向著與焊接變形的相反方向進行人為的變形，使之達到抵消焊接變形的目的。利用鋪設(shè)地板胎位及端部支撐，將底架框架預(yù)置反變形，待焊后松開夾具，使焊件回彈后起形狀和尺寸恰好達到技術(shù)要求。

為實現(xiàn)在底架框架上預(yù)置反變形，需要在底架框架端部，用油壓千斤頂或頂針對端部緩沖梁進行支持，支撐位置為緩沖梁與牽引梁連接處補強板。為避免油壓千斤頂或頂針工作面與緩沖梁直接接觸，需要在油壓千斤頂或頂針工作面與緩沖梁之間放置過度鋁板。

用手動拉緊器將緩沖梁兩側(cè)拉緊并固定，根據(jù)對前期動車組地板鋪裝變形量統(tǒng)計分析，在底架框架處預(yù)置6mm~8mm的反變形。

1.3 優(yōu)化焊接順序

裝配焊接順序?qū)附咏Y(jié)構(gòu)變形的影響很大，因此選擇合理的裝配和焊接順序會降低焊接變形量。由于底架框架地板鋪裝屬于焊縫對稱布置的結(jié)構(gòu)，在進行焊接時，應(yīng)采用兩側(cè)對稱施焊的焊接方法。

首先使用段焊焊縫位置樣板，將中部橫梁以及邊梁上面需要標識的焊縫（段焊）位置畫出來，將地板吊運至底架框架。按照圖紙及車體制造條件要求，調(diào)整地板位置，確保地板的鋪裝符合要求，并將地板與底架框架固定連接。

對焊部位進行焊前打磨，利用鋪底板壓緊裝置從正面壓緊地板，采用邊壓緊邊點固的方式將地板與底架框架進行定位焊。壓緊時壓緊力不允許超過0.6MPa，同時對地板與大橫梁、邊梁的搭接焊縫進行定位焊，定位焊的焊接位置應(yīng)避開零部件端部和拐角部，原則上應(yīng)在距端部20mm以上的地方進行焊接，地板與底架邊梁、底架中部橫梁的焊接方式。

在焊接時，要按照由中間向兩端的焊接順序，保證一位側(cè)、二位側(cè)地板與邊梁之間的焊縫同時進行焊接，最后焊接端部焊縫，端部焊縫同樣采用對稱焊接的方式，由車體中心線處向兩側(cè)同時進行，如圖1所示。圖中①與②、③與④兩條焊縫可以同時進行焊接操作。

圖1 優(yōu)化焊接順序

地板正面長直焊縫焊接結(jié)束后根據(jù)工藝文件要求對焊縫進行打磨、探傷及氣密檢驗，焊縫檢查合格后拆卸底架剛性固定及預(yù)置反變形工裝。翻轉(zhuǎn)底架進行地板與大橫梁、邊梁的搭接處段焊焊縫的焊接，焊接順序同地板正面長直焊縫的焊接順序一樣。

2 地板鋪裝焊接變形控制效果

通過上述三種焊接變形控制方法的應(yīng)用，使得焊接變形量大大減少，邊梁直線度、底架平面度等尺寸的穩(wěn)定性得到較大提高。在實際生產(chǎn)中，通過以上措施的應(yīng)用，將邊梁直線度控制在1mm/m、全長不大于6mm；枕梁下平面的平面度控制在2mm/m；緩沖梁的平面度控制在2mm/m；底架上平面的平面度控制在全長不大于4mm。較大地提高了底架產(chǎn)品品質(zhì)，降低了后續(xù)零部件的裝配的難度。

3 結(jié)束語

通過底架焊接變形控制方法的研究與應(yīng)用，鋁合金底架的產(chǎn)品品質(zhì)得到了很大的提高。解決生產(chǎn)中遇到的難題會不斷激發(fā)我們研究更多焊接變形控制方法，從而提高鋁合金焊接工藝水平。

（1）主要通過對底架框架增加剛性固定，預(yù)置焊接反變形，優(yōu)化焊接順序的措施改善底架地板鋪裝焊接變形。

（2）在實際生產(chǎn)中，通過焊接變形控制措施的應(yīng)用，將邊梁直線度控制在1mm/m，全長不大于6mm；枕梁下平面的平面度控制在2mm/m；緩沖梁的平面度控制在2mm/m；底架上平面的平面度控制在全長不大于4mm。

（3）底架地板鋪裝焊接變形原因的分析思路及控制措施應(yīng)用對其他產(chǎn)品的焊接變形控制提供一定的借鑒意義。

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