铁路货车侧墙焊接变形控制研究葛云龙

铁路货车侧墙焊接变形控制研究葛云龙

葛云龙李阳

葛云龙李阳

中车齐车集团货车分厂黑龙江齐齐哈尔161002

摘要：为了扎实推行铁路货车质量管控，为了实现铁路货车的安全快捷，因此需全面推进新技术，新工艺。焊接变形控制采取组对反变形和自动焊小车焊接是铁路货车焊接变形控制常用的工艺方法，对提升铁路货车产品质量和焊缝熔合成型起着行之有效的作用。组对反变形和自动焊小车焊接操作简单效率高，同时兼顾经济型、环保、安全等因素，反变形所使用工装夹具等辅助设备制造简易，自动焊小车操作工人易上手。

关键词：铁路货车；侧墙；焊接变形；措施

1组对反变形

莫桑比克运煤专用敞车（以下简称莫车）侧墙组装由上侧梁、侧板、侧柱和侧横柱等零部件由组对焊接而成，侧墙制造工艺流程为侧墙组对→侧墙正面焊→侧横带组对及焊接→侧墙盲区补焊及倒置焊→侧墙背面焊→侧墙矫正，侧墙组装利用侧墙专用工装组对，组对时侧板以下边靠档定位，各板间上下错牙1.5mm，侧柱高度方向上以上侧梁为基准靠紧定位，横向用翻挡定位。侧墙组对时应预制160mm左右反变形的状态下进行上侧梁与侧板的定位焊，防止侧墙组装后出现内涨。定位焊等同于正式焊接，定位焊使用焊材与正式焊接时使用的焊材相一致，焊接电流值可比正式焊接的电流值提高10-15%，开工前应检查焊机状态是否良好，检查混合气流量表、风带是否漏气，流量表是否垂直，电缆、地线不允许漏铜线，零件尺寸应符合图纸要求。莫车侧墙组装预制160mm反变形，是将工件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。反变形法是生产中常用的方法，通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形，如反变形量留的适当，可以基本抵消这两种变形。零部件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可避免的现象。因此，对于一些焊件截面厚大，焊接节点复杂，拘束度大，钢材强度级别高，使用条件恶劣的重要部件要注意焊接应力的控制。控制应力的目标是降低其峰值使其均匀分布，其控制措施有以下几种：

1.1首先焊接结构在设计时

1.1.1选用合理的焊缝尺寸和形状，在保证结构有足够承载能力的前提下，应采用尽量小的焊缝尺寸，同时选用对称破口。

1.1.2应合理的安排焊缝位置和数量，在设计焊接连接缝位置时，应按焊接件的构造进行对称布置，通过合理的焊接顺序，焊接件只能产生线性变形；当焊缝为不对称时，产生的多为弯曲变形。所以尽量以构件的截面的中性轴为对称轴，焊缝不宜过长、过多、过于集中；在设计焊接连接缝数量时，适当的选择壁板厚度，可以减少肋板的数量，这样可以节省焊后由于变形而产生的变形校正投入。对于要求不严格的焊接件，这样做即使重量稍大，但还是比较经济的。

1.2采取合理的装配工艺

因为结构的整体刚性总是比它的部件的刚性大，抗变形能力也强。一般采用：

1.2.1预留收缩余量法，就是在焊接之前通过计算预先把焊接之后缩短的尺寸预留出来；

1.2.2反变形法，由于在冷却过程中焊缝会产生收缩反应，结果减少了工件焊接后的尺寸。为了抵消这种由于冷却而产生的焊接变形，在焊前装配时，人为地将焊件向焊接变形相反的方向进行变形。一般情况下，只要预计准确，控制得当，就能取得良好的效果。

1.2.3刚性固定法，刚性固定法防止弯曲变形的效果远不如反变形法，焊接薄板时常采用这种方法，为了防止薄板焊接时的变形，常在焊缝两侧加型钢、压铁或楔子压紧固定。这种方法在焊接施工中应用较多，对角变形和波浪变形有显著地效果。

1.2.4选择合理的装配顺序也是控制焊接变形的有效手段，对于大型焊件结构，适当的分成几个部件，分别进行装配焊接，然后再拼焊成整体，使不对称的焊缝或收缩量较大的焊缝能自由的收缩，而不至于引起整体结构的变形，也可以有效的预防焊接变形。

1.3最后采取合理的焊接工艺措施

1.3.1采用合理的焊接方法

在实际生产中尽量选择C02气体保护焊等热源比较集中的焊接方法，不易采用焊条电弧焊，特别是不宜选用气焊。因为对于相同焊件、相同焊缝，选择不同的焊接方法，其焊接变形也不同，埋弧焊的焊接变形最大，其次为手弧焊，最小的焊接变形为C02气体保护焊。

1.3.2采用合理的焊接顺序和方向

对截面形状、焊缝布置均匀对称的焊件，应采用对称焊接施工，而对于一些不对称焊缝，应先焊焊缝少的一侧后焊焊缝多的一侧。这样可使后焊一侧的变形足以抵消先焊一侧的变形，以减少焊件整体变形。

1.3.3进行层间锤击

锤击焊缝法是在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接变形。

所以，在实际生产过程中，一定要了解焊接工艺，采用合理的焊接方法和控制措施，以便减少和消除焊后残余应力和残余变形。在实践中不断总结、积累焊接经验，综合分析考虑的各种因素，可以保证产品的焊接质量。

2自动焊小车焊接

莫车侧墙焊接时侧板与上侧梁、侧横带之间的长直焊缝采用自动焊小车在压紧状态下进行焊接，提高焊缝成型质量，减少焊接变形。操作者应具有相应的焊接操作证书，持证上岗并具备岗位操作能力。

焊接时应严格执行焊接规范，控制焊角大小，焊接材料使用TH550-NQ-Ⅱ，焊丝直径为1.2mm时，焊接电流190-280安培，焊接电压22-30伏特；焊接材料使用ER308LSi-G，焊丝直径为1.2mm时，焊接电流210-240安培，焊接电压21-26伏特。若使用碱性焊条进行焊接，生产现场需使用焊条保温桶保温，随取随用，焊条保温桶在盛装焊条前，须提前接通电源30分钟以上，以驱除筒内的潮气，焊接时焊条保温桶要始终接电，以保证保温温度的恒定。不锈钢焊接前应采用防护板对不锈钢表面进行防护，焊接前利用不锈钢板精调焊接规范，调试好之后再进行车体焊缝焊接，不得在工件上调试规范。焊接时不得在焊缝边缘涂刷防飞溅剂。相交焊缝应避免在焊缝交接处起弧和收弧，交接处不能停止焊接。焊缝接头须圆滑过渡，无明显突起，焊缝拐角处须填满，质量不良焊缝应进行修磨处理。焊接材料在储存和使用过程中应避免油、锈等污物；焊接前需打磨掉板材表面距焊缝20mm范围内的预涂底漆，，并对定位焊缝的飞溅、焊烟和熔渣等进行必要的清理。外露单焊道的定位焊缝在正式焊接前可进行必要的打磨处理，以消除定位焊缝缺陷和避免焊缝局部出现较大的凸起，每一条焊缝的起、收弧处应填满，不允许出现弧坑、裂纹等缺陷，禁止在焊接区域外引弧及调试焊接规范，避免电弧擦伤钢材表面。为了防止焊缝端头形成缺口和明显缺陷，以降低焊缝端头的应力集中，对外露部分能够进行封头焊操作的，应进行封头焊接。

3结语

综上所述，在焊接生产中焊接变形是不可避免的，由于设计、工艺和操作方法的不合理会产生不同的焊接变形，而不同种类的焊接变形往往又不是单独出现的，而是同时出现，它们互相作用，互相影响。所以只有全面分析影响焊接变形的各种因素，掌握其影响规律，才能采取合理有效的措施来控制焊接变形。

参考文献：

[1]熊大胜.减少大型焊接结构件变形的措施[J].金属加工(热加工)，2010(2)：20.

[2]罗满香.焊接变形工艺校正方法的研究[J].科技创新导报，2010(18)：44.

[3]彭尚.一种矫正钢模焊接弯曲变形的新工艺[J].铁道建筑技术，2003(4)：32.

[4]李文超，尹勇，宋利锋，等.中部槽中板焊接横向收缩量的研究[J].煤矿机械，2011(11)：11～12.