周君鋒（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

探究高速動車組轉向架構架的焊接變形控制措施

周君鋒
（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266111）

作為保證高速動車組運行安全的重要組成部件之一，轉向架上構架在焊接期間由于一些原因會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，這對動車組的運行安全造成了嚴重的威脅。為了對焊接變形加以控制，本文對高速動車組轉向架構架的變形原因進行了探討，并提出了針對性的防治措施。

高速動車組 轉向架構架 焊接變形 控制措施

現(xiàn)階段，我國的交通運輸業(yè)發(fā)展迅速，尤其是高速鐵路方面，更是有了突飛猛進的發(fā)展，我國現(xiàn)階段已經(jīng)遠超于其他國家，成為了世界上在高速鐵路系統(tǒng)上，技術最為先進、集成能力最為強大、運行速度最快，規(guī)模最為宏大以及運行里程最長的國家。但是，高速動車組中最為關鍵的部件就是轉向架，其能夠在一定程度上保證列車的高速、平穩(wěn)運行，提高列車運行的安全性以及舒適度。在轉向架中，作為各項輔助裝置安裝基礎的就是構架，所以，其當之無愧的成為了最為重要的承載部件。

1　焊接變形的主要原因

1.1工藝原因

在焊接操作時，涉及了較多的工藝技巧，例如工藝參數(shù)、熱輸入量、方式方法、先后順序、構件位置、多層焊、胎架以及夾具，每一項工藝都會不同程度的影響焊接變形情況，由此證明，工藝因素對于焊接變形具有深刻的影響。

1.2材料原因

一般情況下，材料的熱物理以及力學性能參數(shù)是影響焊接變形的主要原因。在實際的應用中，因熱物理性能的參數(shù)中，熱傳導系數(shù)與溫度梯度間成反比關系，當溫度梯度較大時，焊接變形也就會更為明顯。此外，影響焊接變形的因素還包括力學性能參數(shù)中的熱膨脹系數(shù)，二者之間成正比關系；而在高溫區(qū)的材料屈服極限以及彈性模量以及溫度的變化也會影響焊接變形，其與彈性模量之間存在反比關系。

1.3結構原因

焊接結構能夠對焊接變形產(chǎn)生最為深刻的影響，據(jù)相關數(shù)據(jù)調查分析表明，當焊接中的拘束度升高時，相應的焊接殘余應力也會隨之增多，但是焊接變形會有一定的降低。一般情況下，在焊接中，拘束度一般分為工件本身以及外加拘束度兩種。而工件本身的拘束度不會一直保持不變，當結構較為復雜時，在焊接中，拘束作用就會發(fā)揮主導作用，拘束度的變化情況與結構的復雜度之間呈現(xiàn)正比關系。在實際的應用中，會應用裝入加強筋板以及加強板，從而使結構更加穩(wěn)定以及剛性化。與此同時，也會帶來一定的弊端，使焊接結構更為復雜化，在此區(qū)域的拘束度也會相應增大，在探究以及掌控結構焊接變形時更為艱難。由此證明，將加強筋板以及加強板的位置以及數(shù)量進行一定的改進，能夠有效的遏制焊接變形帶來的弊端。

2　控制焊接變形的針對性措施

焊接變形在工藝經(jīng)過多年的研究發(fā)展，有了較大的成效，研究出了多種分析方法，例如。解析法、經(jīng)驗法、熱彈性有限元法、有線彈性體積收縮法等等，與此同時，還應用了較為小型的焊接構件，有了一定的成效。但是，目前為止，還未有發(fā)現(xiàn)應對大型且復雜的高速動車組轉向架焊接構架的分析方式。

在實際的構架制作中，因為材料在選擇以及使用方面是不變的，所以就更加需要靈活的結構以及工藝。因為設計對結構有一定的制約作用，所以在設計中應盡量規(guī)避構架焊接變形的情況，不然會增加額外不必要的工序，使生產(chǎn)周期加長，同時也會導致產(chǎn)品的生產(chǎn)成本增加。在實際的應用中，還需從設計以及工藝方面加強研究，使焊接變形控制領域有效發(fā)展以及改進。

2.1設計措施

（1）在設計中，應將焊縫的數(shù)量降至最低，并在筋板形狀的選擇上慎重考慮，設定筋板的位置時也需多加考慮，以達到使結構強度達到一定的要求，將焊接變形的情況降至最低。（2）在焊縫尺寸以及形式的選擇上，也需要多加考慮，因為焊接量與焊接變形之間成正比關系，焊接量的增大就是導致焊接變形的情況增多，不利于轉向架的制作。此外，在設計中，還需精確計算焊縫的尺寸，在結構承載能力得到充分保證的前提下，最好選擇小尺寸的焊縫，針對于丁字以及十字接頭處承載力較大的情況，在強度達到一定要求時，就可以采取開坡口形式的焊縫以使焊接變形的情況降至最低。（3）對焊縫的位置進行規(guī)劃，在實際的設計中，焊縫應設計在焊接結構截面中性軸上，或者與中性軸最接近的地方，以使梁、柱等結構的撓曲變形的情況降至最低。

2.2工藝措施

在制造的過程中，應該采取一定的措施以保證焊接構件的產(chǎn)品能夠符合一定的要求。其中，對于焊接變形的控制上，一般分為三個階段，分別為焊接前的預防、焊接中控制以及焊接后的矯正。

2.2.1焊接前預防策略

一般分為預變形法、剛性固定組裝法以及預拉伸法。預變形法能夠有效的評估出待焊工件的變形大小情況以及方向。剛性固定組裝法起到了對被焊工件固定的作用，可以避免待焊構件出現(xiàn)變形的情況。預拉伸法主要就是將焊接殘余應力最大化的減少，使焊接變形的情況得到有效的遏制。

2.2.2焊接中控制

應盡可能的采用線能量較低的方式，選取適合的焊接參數(shù)以及順序，使焊接變形得到有效的控制。

2.2.3焊接后較早

一般分為加熱以及機械兩種矯正法，以使構件焊接后出現(xiàn)的殘余變形情況得到有效的降低甚至清除。

3　結語

在高速動車組轉向架中，最為關鍵的承載部件就是焊接構架，對其的使用上，應加強控制，如選擇質量較差的焊接構架，就會對動車組的安全運行造成一定的威脅。所以說，嚴格控制以及研究構架焊接變形的情況，具有十分重要的作用。

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