动力机车转向架侧梁焊接变形预测
转向架构架侧梁焊接结构设计分析
１ ． １ 构架 侧梁 组成
路 基 处理 车 构 架 （ 非动 力 ） 侧梁 （ 见图 １ ） 主 要 由 腹板 、 下拱板 、 下挡板 、 中间板 及筋 板 等构成 。其 中侧 梁 一 侧 腹板 为 一块 钢 板 ，此 侧 梁 与横 梁 焊接 组 成 构 架， 另 一侧 腹板 为 三块 钢板 拼焊 而成 。上 拱板 为一 块 钢板 ， 下拱 板 同样 是三块 钢 板拼 焊而 成 。
构 架 是 转 向架 的重要 承 载 部件 ，是 转 向架 其 他
辆转 向架 生产 。
然而对于箱形梁来说 ，由于结构尺寸长 ，焊缝 多， 热输入不均匀 ， 将产生大量焊接应力与变形 ， 有 中的各 种 冲击 载荷 。因此构 架设 计 的安 全性 、 可靠 性 时焊 接 变形 超 出设 计 尺 寸要 求 时 不得 不 采用 火 焰 或 而这 样不 仅 增 加成 本 ， 且 会 改 必须满足要求 ， 以确保机 车的安全性 。 在构架生产中 机 械 等 方法 矫 正变 形 ， ２ Ｉ ， 容易产生应力集 中， 大大降 焊 接 应 力 与变 形 的控 制 极 为 重要 ，而侧 梁 又是 焊 接 变残余应力分布状态＿ 低 了产 品的使 用 寿命 。通 常减 少 箱形 梁 结构 焊 接 残 生产 过程 中控 制 焊接 变形 的关 键ｌ 】 １ 。 零部件的安装基础 ，不仅承受机车上部所有设备 的 重量， 还 要 传 递 机 车 的牵 引 力 和 承 受 机 车 走 行 过 程 余变形量的方法有优化结构 ， 设计对称焊缝 ， 调整焊 接顺序 ， 改变热输入量或者是加强焊件约束等。因此 的因素进行了详细分析，通过对侧梁结构设计和组 研究侧梁的结构设计与焊接过程 ，找到可以减少侧 焊顺 序 进 行研 究 ， 最 大 可 能 的减 小 焊接 应 力 与变 形 ， 梁焊接残余变形量的生产方法 ，对实际生产 和今后 以期对转向架构架组焊后不需整体调修 和退火处理 同种 产 品设计 开发 具 有十分 重要 的意义 。 提供工艺技术支持 ， 降低生产成本 ， 提高工作效率。 据 了解 ，普拉 塞公 司生 产 此 种构 架 及各 梁时 均 采 用 了低 应力 小 变形 的焊 接 工 艺 以提 高焊 接 质 量 ， １ 路基处 理车构 架侧梁结构特点 焊 后单 粱 加 工 ， 构架 整 体 不加 工 ， 靠 工装 保 证 装配 精 度， 组装 后 的构架 不 需要 整体退 火 或振 动时 效 。
探究高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施
随之增多 ， 但是焊接变形会有一定的降低 。 一般情 况下 ， 在焊 接中 ，
２． ２．一般分为工件本身 以及外加拘束度两种 。 而工件本 身的拘束 般分为加热以及机械两种矫正法 ， 以使构件焊接后 出现的残 度不会一直保持不变 ， 当结构较为复杂时 ， 在焊接 中， 拘束作用就 会 余变形情况得到有效 的降低甚 至清 除。 发挥主导作用， 拘束度的变化情况与结构的复杂度之间呈现正 比关 系。 在实 际的应用 中， 会应用装入加强筋板 以及加强板， 从而使结构 ３结语 更加稳定 以及 刚性化 。 与此 同时 ， 也会带来一定的弊端， 使焊接结构 在高速 动车组转向架 中， 最为 关键 的承 载部 件就 是焊 接构架 ， 更为复杂化 ， 在此 区域的拘 束度 也会相应增大 ， 在探究 以及掌控结 对其的使用上 ， 应加强控制 ， 如选择质量较差 的焊接构架 ， 就会对动 构焊接变形时更为艰难 。 由此证明 ， 将加 强筋 板以及加强板的位置 车组的安全运行造成一定 的威胁 。 所以说 ， 严格控制以及研究构架 以及 数 量 进 行 一 定 的改 进 ， 能够 有 效 的遏 制 焊 接 变 形 带 来 的弊 端 。 焊接变形的情况 ， 具有十分重要的作用 。
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ０ ｖ ｅ ｗ 工 艺 设 计 改 造 及 检 测 检 修
探究高速动车组转 向架构架的焊接变形控制措施
周 君 锋 （ 南 车 青 岛 四 方 机 车 车辆 股 份 有 限 公 司 ， 山 东青 岛 ２ ６ ６ １ １ １ ）
Ｉ 摘 要】 作为保证 高速动 车组运行安全 的重要组成 部件之一， 转 向架上构 架在 焊接 期 间由于一 些原 因会 出现 变形现 象， 这 对动 车组 的运行安全 造成 了严 重的威 胁 。 为 了对 焊接 变形加 以控 制， 本文对 高速 动车组 转 向架构 架的 变形原 因进行 了探讨 ， 并提 出了针 对性 的 防治措施 。 【 关 键词 ｌ高速 动 车组 转 向架构 架 焊接 变形 控制措 施 ２ ． １设 计 措 施 现阶段， 我国的交通运输业发展迅速 ， 尤其是高速铁路方面， 更 是有 了突 飞猛进的发展 ， 我国现阶段 已经远超 于其他国家 ， 成为 了 （ １ ） 在设计中 ， 应将焊 缝的数量 降至最低 ， 并在筋板形状的选择 世界上在高速 铁路系统上 ， 技术最为先进、 集成能力最为强大、 运行 上慎重考虑 ， 设定筋板 的位置 时也 需多 加考虑 ， 以达到使结 构强度 速度最快 ， 规 模最 为宏 大 以及 运 行里 程 最 长的 国 家 。 但是， 高速 动 车 达到一定的要求 ， 将焊接变形的情况降至最低。 （ ２ ） 在焊缝尺寸 以及 组 中最为关键的部件就是转向架 ， 其能够在一定程度上保证列车的 形式的选择上 ， 也需要多加考虑 ， 因为焊接量与焊 接变形之 间成正 高速 、 平稳运行 ， 提高列车运行的安全性 以及舒适度 。 在转 向架中， 比关系 ， 焊接量 的增大就 是导致焊接变形 的情 况增多 ， 不利于转 向 作为各项辅助装置 安装基础 的就 是构架 ， 所以， 其当之无 愧的成为 架的制作。 此外 ， 在设 计中， 还需精确 计算焊 缝的尺寸 ， 在结构承载 了最为重要 的承 载部件 。 能力得到充分保证的前提下 ， 最好选择小尺寸 的焊缝 ， 针对 于丁字
转向架构架焊接残余应力和变形的控制
焊接 变形 和 焊接残 余应 力另 外 一个重 要影 响 因 素是 焊接 结构 形 式 ， 同时它 是最 为复 杂 的影 响 因素 。 在焊 接过 程 中有 一个 规 律 ， 如 果 焊 接 过 程 中 约束 度 过多 ， 焊 接残余 应 力必 然增 加 ， 但 是 可 以减 低焊 接应
的幅 值影 响作 用较 小 ， 甚 至 减小 焊 接 变 形 可 能 会 导 致焊 接残 余应 力 的集 中 。焊接 电压 或者 电流 以及 焊
自身 的 约束作 用 在 焊接 过 程 中 占据 主导 地 位 ， 而焊 接约 束 度随着 结 构 复杂 度 的增 加 而 增加 ， 为 防 止焊
接过 程 中焊接 件 的 刚度 不 足 ， 通 常情 况 下 在 设计 焊 接结 构 时 ， 一般 需 要 利 用加 强 筋 来 提 高 结 构 的稳 定
相 关企 业 采 用 的新 工 艺是 采 用 控 制 焊 接 温 度 来制 约 焊接 件 变 形 ， 并 且 通 过 适 当 的 焊接 工 艺 以及 焊
接 工 装 来 保 证 加 工 面 的位 置精 度 。 与 此 相 对 ， 国 内传 统 工 艺 的构 架 焊 接 后 整 体 退 火是 一 种 相 对 落 后 的 工 艺方 法 。 文章 对 ２种 工 艺进 行 了对 比 分 析 ， 阐 明 了新 工 艺 的 先 进 性 。
焊 接工 艺 对 于 残余 形 变 的 影 响 至关 重 要 ， 其 影
响 因素很 多 ， 其 中包括 工艺 方法 、 焊 接过 程 中热输 入 量、 工 装 的 固定方 式 、 焊接 顺 序 、 焊接 胎 架 以及 焊 接
约束 度等 。在 以上各 种 工 艺 影 响 因素 中 ， 焊 接 次 序 对 于 焊接 应力 的影 响 最 为 显 著 。一 般 情 况 下 ， 通 过 改变 焊接 顺序 可 以改 变应 力集 中区域并 降低 残余 应 力 等 级 。但是 减 小焊接 变 形则 对减 小整 体残 余应 力
浅谈某动车组构架侧梁焊接工艺优化
浅谈某动车组构架侧梁焊接工艺优化摘要：某动车组构架的侧梁由下盖板、底板、腹板以及定位臂组焊而成，焊缝主要为坡口V型对接焊缝以及T型HV接头，焊接时容易产生气孔、夹渣及未熔透缺陷，焊接完成后整个侧梁易出现两头“低头现象”。
经过分析验证后，通过改变焊接操作工艺，调整焊接顺讯等措施，有效解决了生产过程中的质量问题。
关键词: 侧梁，缺陷，变形，改进0前言随着铁路运营速度等级的不断提高，对转向架技术提出了更高的要求，构架侧梁是转向架构架的重要承载部件，它起着连接轮对和支撑车体的主要作用，其安全性对保障高铁平稳运行发挥着决定性作用。
因此侧梁的质量也至关重要，本文就侧梁生产过程中出现的几个工艺问题浅谈一下。
1 侧梁的组成及材质侧梁主要由上盖板、底板、腹板以及弹簧筒组成图1 焊缝组对及质量要求定位转臂的材质是铸件E260-450，较传统的合金元素成分基本相同的GBZG230-450有更优越的S,P含量；上下盖板及腹板的材质为EN 10028－P355NL1，厚度在10-14mm，其化学成分、力学性能如表1、表2所示。
表1 侧梁母材的化学成分表(%)表2 侧梁母材的力学性能2焊接工艺2.1焊缝形式及焊缝等级侧梁的主要焊缝为侧梁上盖板、底板与定位转臂间对接焊缝，焊缝等级为CPB级焊缝，如图1所示，根据EN15085-3的要求，焊后需要进行射线内部探伤;上盖板及底板与腹板间的焊缝类型为T型接头HV坡口形式焊缝，该焊缝为通长焊缝，使用机械手自动焊完成主题焊缝焊接，腹板与定位转臂连接部分由人工完成。
2.2 焊接方法及焊接材料侧梁焊接方法主要采用人工和自动化MAG焊，焊接用材料为ISO 14341-A G 42 4 M21 3Si1普通碳钢焊丝。
其化学成分、力学性能如表3、表4所示。
表3 焊丝的化学成分表(%)表4 焊丝的力学性能其中对接焊缝的接头形式如表5所示，共进行了4层4道焊接，焊接过程如下：表5 V型接头形式及焊接顺序t1=16α=60° t2=16单位（mm） b=2-3p=13 工艺问题及改进3.1气孔和夹渣焊接缺陷该焊缝焊接完成后，经射线检测是会发现大量气孔和夹渣，挖补后的气孔如图3所示,挖补后的夹渣如图4所示。
机车车辆转向架构架侧梁的焊接变形原因分析与控制措施
机车车辆转向架构架侧梁的焊接变形原因分析与控制措施摘要：近年来，各国学者相继提出了多种模拟方法用于对大型结构的焊接变形进行模拟，目前主流的方法主要有热弹塑性有限元法和固有应变法等。
热弹塑性有限元法基于焊接过程热结构耦合模拟，是焊接数值模拟最准确的方法，其主要包括2个相互耦合的过程：同时进行焊接热分析及热源输入导致的热应力分析；同时得到焊接加热、冷却过程中每一时刻的温度场分布及焊接变形和应力结果。
由于其计算量非常大，对计算机及收敛算法的要求非常高，一般难以用于复杂结构的焊接变形。
固有应变法则能够快速得到大型结构的焊接变形，其原理是直接将焊接热输入导致的近缝区的收缩以应变的方式施加于近焊缝区，并经过一次结构分析得到整个大型结构的焊接残余应力及变形。
关键词：机车车辆；焊接变形机车车辆转向架结构非常复杂，由多条焊缝连接而成。
焊接过程中的局部热输入导致了焊接残余应力和焊接变形的产生，为保证转向架服役的安全性，同时为了在焊接过程中顺利进行构架组装，在转向架侧梁焊接完毕后需要进行矫正以控制焊接变形。
但是由于转向架整体结构复杂，矫形前后需分别安装和拆除制动单元、电机拉杆等临时附件，从而浪费大量的人力物力。
因此，如何降低焊接过程中产生的焊接变形成为构架钢结构焊接组装中急需解决的问题之一。
针对转向架构架的大型结构焊模拟，如采用热弹塑性有限元法，即使基于性能先进的服务器，其计算时间也耗时数月，并对计算机、程序人员及算法均非常不友好；而采用固有应变法模拟转向架大型构件的焊接过程尽管可以简单快速地确定变形趋势结果，然而固有应变法对于大型结构焊接过程的仿真存在一定的局限。
因此，本文提出了一种快速且相对准确的大型结构焊接变形预测方法，并基于实测数据对比，证明其对大型结构、复杂焊缝的焊接变形预测具备一定的工程实用性。
1 侧梁的焊接工艺过程及工装1.1 焊接工艺简介转向架侧梁的焊接组装工艺流程为：①侧梁内筋组装；②内筋机械手焊接；③侧梁扣合；④侧梁定位臂组装；⑤侧梁外体机械手焊接；⑥侧梁外体焊修；⑦侧梁定位臂焊修。
转向架焊接现状分析报告
转向架焊接现状分析报告1. 引言转向架是用于汽车、火车、铁路车辆等交通工具的悬挂系统中的一个重要组成部分。
它通过连接车轮和车体，实现转向和减震的功能。
转向架的关键组件是焊接接头，焊接质量直接影响整个转向架的性能和安全性。
因此，对转向架焊接现状进行分析对于改进焊接工艺和质量控制具有重要意义。
本报告将对转向架焊接现状进行分析，包括焊接方法、焊接工艺、焊接缺陷等方面的内容，以期为转向架焊接质量的提升提供参考。
2. 焊接方法目前，常见的转向架焊接方法主要有手工电弧焊、气体保护焊（如MIG/MAG 焊接）、焊接机器人等。
不同焊接方法具有不同的特点和适用场景。
- 手工电弧焊：这是传统的焊接方法，操作简单，适用于焊接小批量、复杂形状的转向架。
但是，由于操作者技能水平变化较大，焊接质量和一致性可能存在一定的问题。
- 气体保护焊：这是一种较为常见的自动化焊接方法，适用于大规模生产。
通过使用惰性气体保护焊接区域，可以有效减少氧化和污染，获得高质量的焊缝。
- 焊接机器人：机器人焊接具有高度的自动化程度和一致性，可以大大提高生产效率和焊接质量。
然而，机器人焊接设备的投资和维护成本相对较高，需要考虑到实际情况做出选择。
3. 焊接工艺针对不同转向架的特点和要求，选择合适的焊接工艺是关键的一步。
常见的焊接工艺包括手工焊接、自动焊接、半自动焊接等。
- 手工焊接：对于小批量、复杂形状的转向架，手工焊接是一种灵活且适用的工艺。
由于每个焊接接头的差异较大，需要操作者具备较高的焊接技能。
- 自动焊接：自动焊接适用于大规模生产，通过焊接机器人来实现。
该工艺具有高度的自动化程度，能够提高焊接的一致性和质量，但需要投资相对较高的设备。
- 半自动焊接：半自动焊接是手工焊接和自动焊接的折中方式，通过辅助设备来提高生产效率和焊接质量。
该工艺适用于中等规模的生产，成本相对较低。
4. 焊接缺陷在转向架焊接过程中，常见的焊接缺陷包括气孔、夹渣、裂纹等。
高速动车组转向架构架侧梁焊接变形研究
高速动车组转向架构架侧梁焊接变形研究发布时间：2022-08-29T05:22:15.986Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第4月第8期作者：张晓峰、高国星、赵明波、王太忠、王伟[导读] 随着我国经济的不断发展，高铁产业也迎来了蓬勃发展，高速动车组转向架焊接的质量控制越来越受到关注。
这种品质直接关系到高速动车组的稳定性、高速性、安全性以及运行实施。
张晓峰、高国星、赵明波、王太忠、王伟中车长春轨道客车股份有限公司（吉林长春 130061）摘要：随着我国经济的不断发展，高铁产业也迎来了蓬勃发展，高速动车组转向架焊接的质量控制越来越受到关注。
这种品质直接关系到高速动车组的稳定性、高速性、安全性以及运行实施。
基于此，本文通过对高速动车组转向架车架制造过程中焊接变形原因的分析，总结了影响焊接变形的因素，并进一步探讨了高速动车组焊接变形控制措施，如着眼于转向架研究内容，可以提高焊接车架的制造质量。
关键词：高速动车组；构架；焊接变形控制1前言近几十年来，我国经济发展迅速。
同时，随着我国高铁产业的快速发展，已成为世界上集成能力最强、系统技术最完善、运营里程最长、在建规模最大、规模最大、运行速度最快、运行安全性最高的的国家。
高速动车组能实现高速平稳运行，转向架是最关键的部件之一。
各种因素都可能导致高速动车组转向架的焊接变形，如材料因素、结构因素、工艺因素等。
为了尽可能保证高速动车组转向架的焊接质量，必须避免上述因素的影响。
本文将讨论这个话题。
2 高速动车组转向架构架焊接变形原因总结2.1 高速动车组转向架构架构分析高速动车组的转向架主要由多个结构组成，如横向侧块座、盘式制动器吊架、防侧倾扭杆座、牵引杆座、横向减震器座等。
受各部件的影响，转向架在焊接过程中会发生冷热交替循环，在焊缝附近和焊缝母材上会出现热应变，同时经常存在塑性压缩。
会产生内力，最终导致部件位移，从而产生焊接变形。
高速动车组转向架架焊接变形可细分为室温残余变形和焊接瞬态热变形两大类。
CRH380A型动车组焊接构架侧梁残余应力分析
关键词 ： Ｃ Ｒ Ｈ ３ ８ ０ Ａ型动车组 ； 构 架； 侧梁； 有 限元 分 析 ； 焊接残余应 力
中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ７ ０ ． ３ ３ １ ． ８ 文献 标 识 码 ： Ｂ
１ 概 述
别测 点位 置外 ， 分 析 值 一 般 比测 试 值 高 。产 生 差 异
３ １ ８ ＭＰ ａ ， 最小 为 一 ２ ４ ０ ＭＰ ａ ， 最 大值在 焊缝 上 ； 焊缝 区
域 ｙ方 向 最 大 纵 向 应 力 为 ２ ８ ９ Ｍ Ｐ ａ ， 最小 为 一
的可 能原 因是模 拟 分析 忽略 了一些 具体 焊接操 作 影 响 因素 以及 模 型构 件 的 简化 等 ， 但分 析 值 与 测 试值
２ 焊 接 工艺 参 数
构架 侧 梁 焊接 的主 要工 艺 参 数如 表 １所示 ， 有 限元数值 仿 真时根 据 计 算 模 型 的简 化 要 求 ， 需 参 考
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２— ０ ８—３ １ 作 者 简 介 ：韩 永彬 （ １ ９ ７ ８一） ， 男， 工程师 ， 本科。
板等 零件 的焊 接成 型 过程 进 行 分 析 ， 并 重 点分 析 了 焊接 完成 后 ， 焊 缝 区域充 分冷却 后 的残余 应力 。
３ ． ２ 侧 梁 组 成 焊 接 应 力 场
动 车组 转 向架 构 架侧 梁 进 行 焊接 数 值 仿 真 ， 预 测制 造 过程 中构 架侧 梁 的残余 应 力和残 余变 形 。 由于 计算 条 件 的 限制 ， 对 计算 模 型 作 了必 要 的
图见 图 １ ， 等效应 力变 形云 图见 图 ２ 。
对焊 接 工艺 设 计 的 多道 调 修工 序 ， 建 立 了侧 梁
高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施
关 键词 ：高速 动 车组 ；构 架 ；焊接 变形 ；控制 措施
中图分 类 号 ：Ｕ ２ ６ ２ ６． 文 献标 志码 ： Ａ
Ｗ ｅ ｄ ｎ ｓ ｏ ｔｏ ｎ ｒ ｌＭ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏ ｉ ｈ ｌ ｉ ｇ Ｄｉｔ ｒ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ａ ｕ ｅ ｆＨ ｇ
Ｓ ｅ ｉ Ｂｏ ｉ ａ ｅ ｐｅ ｄ Ｒａ ｌ ｇ ｅ Ｆｒ ｍ
高速 动 车组 转 向架构 架 的 焊 接 变 形 控 制 措 施
李 建 欣
（ 东交通大学 经济管理学院 ， 昌 ３０１） 华 南 ３ ０ ３
摘 要 ： 过对 高速 动 车组 转 向架构 架制 造 过 程 中产 生焊 接 变形 的原 因分 析 ， 纳 出影 响 焊接 变 通 归
形的 因素 ， 并提 出控 制焊 接 变形 的若 干措施 ， 以期提 高焊接 构 架的制 造质 量．
法等 多种分 析方 法 ， 并且运 用 于一些 小型 的简单 焊
上 海 工 程 技 术 大 学 学 报
第２ ５卷
可避免地 会产生 冷 热交 变循 环 ， 成焊 缝 金属 和 焊 造 缝 附近区域 内的母 材发 生一 定 的热应 变 ， 伴有 塑 性 压缩 ， 所有 应变相 互 叠加 作 用 ， 果 产生 内力 ， 引 结 并
焊接 变形 方 面 进 行 了大 量 的研 究 ， 得 了 不 少 成 取
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂｙ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｃ ｕ ｅ ｌ ｉ ｇ ｄｉｔ ｒ ｉ ｏｒｈｉ ｈ ｓ ｅ ａｌｂｏ ｉ ｒ ｍ ｅ ｄｕ ｉ ｈｅ ｍａ ｆ ｃ ｎ ｌ ｚ ｎ ａ ｓ ｓｏｆｗｅ ｄ ｎ ｓ ｏ ｔｏｎ ｆ ｇ ｐｅ ｄ ｒ ｉ ｇ ｅ ｆ ａ ｒｎｇ ｔ ｎｕ ａ — ｔ ｉ ｇ ｐｒ ｃ ｓ ， ｈｅ ｆ ｔ ｒ ｆｅ ｔｎｇ ｗｅｄｉ ｇ ｄｉｔ ｒ ｉ ｎ ｗｅ ｅ ｓ ｍ ｍａ ｉｅ ． ｕｒｎ ｏ ｅ ｓ ｔ ａｃ ｏ ｓ ａ ｆ ｃ ｉ ｌ ｎ ｓ ｏ ｔｏ ｒ ｕ ｒｚ ｄ Ｃｏｎ ｒ ｌｉ ａ ｕ ｅ ｏ ｌ — ｔ ｏ ｌｎｇ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｆ ｒ ｗｅ ｄ ｉ ｇ ｄ ｓ ｏ ｔｏ ｒ ｒ ｐｏｓ ｄ ｉ ｄ ｒ ｔ ｍ ｐ ｏｖ ｈｅ ｍａ ｆ ｃ ｕｒｎ ａ ｉｙ ｏｆｗｅ ｄ ｄ ｆａ ｅ ． ｎ ｉｔ ｒ ｉ ｎ ａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｎ ｏｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｅ ｔ ｎｕ ａ ｔ ｉ ｇ ｑｕ ｌｔ ｌ ｅ ｒ ｍ ｓ Ｋｅ ｒ ：ｈｉ ｈ ｓ ｅ ａ ｌ ｒ ｍ ｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｇ ｐｅ ｄ ｒ ｉ；ｆ ａ ；ｗｅ ｄ ｎｇ ｄ ｓ ｏｒ ｉ ｌ ｉ ｉ ｔ ｔｏｎ；ｃ ｔ ｏｌｍ ｅ ｓ ｒ ｓ ｏｎ ｒ ａ ｕ ｅ
动车组构架焊接变形控制
动车组构架焊接变形控制摘要：构架结构复杂，焊接易产生变形。
本文从组焊工艺、焊接工艺、调修工艺等方面，简单说明构架焊接变形控制和调修技术。
关键词：组焊工艺焊接工艺调修工艺焊接变形控制0 前言转向架是车辆的走行部分，是影响车辆行车安全的关键部位。
构架是转向架的骨架，承受着水平和垂向的作用力，所以构架的制造质量是保证转向架安全运行的一个重要方面。
构架在保证焊接质量的前提下，需要采取各种措施减少焊接变形，并建立一套有效的焊接变形矫正方法，保证焊接质量，提高焊接构架生产效率。
本文以某项目焊接构架易产生的问题为出发点，从组焊工艺、焊接工艺、调修工艺等方面有针对性地探索并制定纠正和预防措施，从而保证焊接构架稳定、高效、高质量的生产。
1构架结构简介构架是由侧梁和横梁组成的H型结构，根据施工工艺划分，先进行侧梁和横梁焊接，两者在构架工序与空气弹簧支撑梁、垂向减振器座等零部件进行组焊。
2焊接变形分析及主要问题侧梁和横梁间的环焊缝是产生构架变形的主要影响因素，环焊缝的收缩将引起侧梁上各座的尺寸变化。
在构架生产过程中，存在以下问题：1.环焊缝焊接引起的径向和切向不均匀收缩使侧梁产生弯曲、翘曲变形；因翘曲程度的不均匀，造成扭曲（四角高度差不一）；2.不均匀收缩造成侧梁的两头翘起变形，影响垂向减振器座的尺寸（纵向、横向和高度方向）；3.以横梁中心所在平面划分，环焊缝在上下平面的不均匀收缩，使空簧座板产生外倾，造成在空簧座板平面上加工量的不均匀；4.构架环焊缝的径向收缩及垂向减振器座焊缝的横向收缩，导致垂向减振器座沿侧梁长度方向尺寸超差。
要解决上述问题必须从组焊工艺、焊接工艺和调修工艺三个方面，对构架环焊缝进行焊接变形控制。
3焊接变形预防措施3.1组焊工艺措施组焊工艺：制定合适的焊接工艺放量，补偿焊接收缩对各座尺寸的影响；减少如装配间隙等对焊接变形的影响因素；根据构架焊接后的变形规律，有针对性的采取防变形措施。
3.1.1工艺放量的制定垂向减振器座在构架工序生产过程中出现较多的问题，其中尺寸控制是个难点，以垂向减振器座的组装工艺放量的制定为例说明。
焊接变形预测技术研究进展 于腾飞
焊接变形预测技术研究进展于腾飞摘要：焊接是一个包括了金属冶金、焊接顺序、焊接参数、焊接坡口等的复杂过程，另外，焊接工装的结构、工装的装夹方式、工装夹持力的作用时间等，都会影响到最终的变形结果。
焊接结构的精度要求越来越高，对于焊接变形控制实际的需求是越来越迫切，在焊接时容易发生变形，该类零件制造周期长，焊接变形是制约产品质量和加工效率的重要因素。
基于此，本文主要对焊接变形预测技术研究进展进行了简要的分析，以供参考。
关键词：焊接变形；预测技术；研究引言目前，由焊接引起的结构变形仍然是船舶在建造过程中面临的严峻问题。
在船舶建造过程中，焊接变形不仅会降低焊接质量，过大的变形量还会影响下一阶段装焊过程。
焊接变形的不断累积将导致船体分段难以合龙，且对于较复杂的变形，大量的焊后变形矫正不仅降低生产效率而且提高生产成本。
另外，采用加热的方法矫正焊接变形往往还会引起结构材料的脆化，造成低应力破坏等。
目前，焊接变形的预测手段以及控制方法已相继取得重大理论和实践突破。
1焊接变形预测筒体示意图如图1所示，采用UG软件建立焊接实体模型，包括焊件、焊缝和工装，将该模型导入Simufact.Welding软件中导进行网格划分，随后对网格模型进行装配和赋予相应属性。
选取适当的热源，建立材料热物性参数随温度的关系，定义边界条件，构建重要结构焊接变形分析模型。
Simufact.Welding软件焊接仿真的流程如图2所示。
采用双椭球热源模型，，计算出相应的热循环曲线。
图2焊接仿真流程在模型较为复杂的情况下，采用热循环曲线简化分析，只进行热计算，得到简化的焊接热循环曲线。
横坐标是时间轴，纵坐标是温度轴，将温度场以熔点为标准做归一化处理，纵坐标定义为：熔化温度为单位1，室温为0，为比值，无单位；横坐标定义为：达到熔化温度的时间为0，之前为负，之后为正。
结合实际焊接生产，调整合理的焊接参数和装夹方式，将热循环曲线作为温度场输入，焊接变形，最大变形1.11mm。
动车组侧梁焊接残余应力及变形作用探析
动车组侧梁焊接残余应力及变形作用探析动车组转向架由驱动和制动装置、减震装置和定位装置四部分组成，转向架上几乎所有的部件都安装在构架上。
在高速运行的情况下，构架的整体具有较大的纵向加速度，侧梁同时还受到垂向载荷和横向载荷，比横梁承受的外部载荷更大，所处工作环境更恶劣，因此侧梁的质量对构架的质量起着至关重要的作用。
构架侧梁采用箱型焊接结构，其生产质量对构架的性能和安全性有重要的影响。
为提高构架的装配质量，需要在焊接生产过程中严格控制侧梁的焊接变形。
本文针对焊接量较大的构架侧梁的焊接过程，采用Hypermesh、Visual Mesh等建立了其焊接仿真的有限元网格模型。
基于SYSWELD平台，充分考虑焊接过程中热-机械-冶金耦合，基于热弹塑性理论，同时考虑计算效率问题，使用热循环曲线实现热加载，设计了内腔焊接的两种工装装卡方案，实现了不同工装情况下的焊接变形和残余应力计算，并对相应的结果进行了分析。
1 构架侧梁焊接仿真的技术路线1.1 有限元网格模型的建立有限元法是适应使用计算机技术而发展起来的一种有效的数值方法。
在焊接领域，有限元法已经广泛地用于焊接热传导、焊接热弹塑性应力和变形分析、焊接结构的断裂力学分析等的研究。
针对构架侧梁焊接过程的仿真，首先要对侧梁的几何模型进行离散化，将侧梁几何模型简化为由有限个单元组成的离散化模型，接着对离散化模型进行数值求解。
考虑到焊接过程中各种物理现象的复杂性以及侧梁结构的复杂性，在建立网格模型时必须考虑到计算效率问题。
由于焊接是局部加热的过程，焊缝和附近区域温度梯度较大，应力分布变化明显，所以对该区域的网格进行细分，采用较小的网格尺寸，兼顾到计算效率问题，远离焊缝区域采用较大的网格尺寸。
侧梁网格模型如图1所示，一共154257个8节点实体单元。
1.2 材料模型的建立材料热物理属性在焊接过程中呈现出非线性变化，其数值准确性对模拟结果的精度有很大的影响。
本仿真模拟考虑到的动态热物理性能参数有弹性形模量、比热容、屈服强度、热导率，如图2所示，真实应力-应变曲线如图3所示。
转向架侧梁焊接残余应力的研究
转向架侧梁焊接残余应力的研究焊接是转向架侧梁材料的主要连接方法，其具有操作简单、连接快速以及节约钢材等优点，被广泛地应用于转向架侧梁的连接过程中。
但是在实际的焊接过程中，转向架侧梁的焊接质量会受到多种因素的影响，当没有将这些不利因素控制在合理范围内，就会导致转向架侧梁的焊接质量发生不同程度的降低，甚至导致其焊接质量不合格，无法满足安全生产的要求。
文本针对转向架侧梁焊接残余应力及焊接变形控制技术进行分析。
标签：转向架侧梁;焊接残余应力;焊接变形焊接是转向架侧梁行业中常用的连接技术，由于其具有非常优良的性能，在转向架侧梁的连接中得到了非常广泛的应用。
但是在转向架侧梁实际的焊接过程中，会受到多种因素的不利影响，如果没有对其采取有效的控制措施，就可能导致焊接完成后的转向架侧梁中存在一定的残余应力，甚至可能导致焊接变形的发生，进而影响转向架侧梁的焊接质量。
1 残余应力分类及产生原因焊接残余应力是指工件中存在的内部应力，焊接后在没有外力的情况下实现相互平衡。
机械加工和强化过程都会产生残余应力，例如焊接、冷拉、弯曲、切割、轧制、喷丸、铸造、锻造和金属热处理。
残余应力通常是有害的，例如，由于热处理、焊接或切割不当后的残余应力，零件会翘曲或扭曲，甚至开裂。
在工程机械中，有许多焊接结构部件。
在焊接过程中，焊缝处的金属被迅速加热和冷却。
远离焊缝的温度变化小，温度梯度大，导致塑性变形不均匀，产生热应力。
同时，焊缝区金属结构的转变会导致相变应力，使焊缝区承受残余拉应力，焊缝区承受远离焊缝区的残余压应力。
由于每个零件的温度不同，焊接件平行于焊接轴线的横截面中的应力称为纵向残余应力，垂直于焊接轴线的应力称为横向残余应力。
2 残余应力的影响残余应力通常是有害的。
残余应力和工作应力叠加加固后，会影响结构构件的疲劳强度和使用寿命。
随着应力的逐渐释放，结构构件将缓慢变形，影响结构构件的尺寸稳定性。
同时，残余应力也会加剧结构构件的应力腐蚀速度。
转向架制造中焊接变形的矫正
因此，构建 与焊接 问题之间存在必然 的联系 。转 向架焊接变 能、尺 寸、支 点位置 、矫正量等都会影响构件的回弹 ，因此 ，为
形是 比较常见 的，当转 向架发生焊接变形 问题、超 出技术要求 了保证矫正达到预期值 ，需要从各个角度 出发分析 ，不仅 要避
时 ，必须采取有效的手段对之进行矫正 ，避免影响车辆的正常 免矫正过度 ，更要避免矫正不足。（４）在落实机械矫正 的时候，
变形 、波浪变 形。焊接变形往往不会 以单一 的形式 出现，而是 焰矫正主要在机械矫正不 能使用的情况 （材料质量过大、变形
几种 同时 出现 ，相互影响 。因此，焊接变形的矫正是一项非常 率过大、横断面过大等）下应用 。在火焰矫矫正的过程 中，有五
复杂 、难 度 大 的工 作 。
点需要重 点注意 ，现介绍如下：（１）构件摆放 。只有保证构建摆
形率 。一般情况下，测定变形量是比较容 易、简单的，但是变
（Ｏ５）．
形量不足 以作为矫正办法选择的依据，因此还应计算 出构建 ［２］ 张三磊．动力机车转向架焊接变 形预测系统研 究 【Ｄ］．上海交通大 学，２０１０
而消耗，因此在应用的时候 需要避免新 问题发生。
变形量和构件材质决定了构建的加热温度 。在构件变形量较
２．１机械 矫 正
大 的情况下应适 当调高温度 。另外，加热温度的控制还可 以通
机械矫 正利用机械制造机械力 ，使物体发生拉伸塑性变 过观察钢表面的颜色变化来实现，往往也能取得较好 的效果。
机械矫正和火焰矫正 。机械矫正可能会 出现冷作硬化 ，导致 状 以及焊接变形的形式 。例如 ，点状加热可 以矫 正薄板的波浪
附加应力产 生，因此在尺寸 小、难变 形的构件 中应用。值得一 变形 ：线状加热可以矫正焊件的角变形 。（４）加热尺寸。加热
高速动车组转向架焊接构架变形预测与控制
高速动车组转向架焊接构架变形预测与控制摘要：本文就转向架的构成进行了讨论，并且分析了转向架在焊接时产生变形的原因，介绍了常用的焊接变形预测方法以及控制焊接变形的措施。
关键词：转向架；焊接变形；预测方法；举措1引言转向架是列车的重要部件，我国转向架的发展可分为常规列车阶段、准高速列车阶段、高速动车阶段。
21世纪90年代，我国自主研发的转向架适用于行驶速度为200km/h的列车。
之后，长春某企业吸收了日本的先进技术，研发出了CW-300型转向架。
在吸收其他国家技术的同时，该企业也专注于自主研发，开发出了SW-220型转向架。
此后，青岛某企业和西南交通大学基于SW-200型开发出了SW-300型，其适用于行驶速度达到350km/h的列车。
转向架发生变形后，行车安全即会受到负面影响，因此，必须对转向架焊接构架的变形进行预测与控制。
2转向架的组成高速动车组转向架由电车吊座、制动装置、齿轮箱、牵引拉杆、转臂定位装置、纵向连接梁、横梁、侧梁等部件组成。
2.1横梁的架构进行横梁制造时通常采用无缝钢管。
横梁斜上方位置安装了2个电机吊座、齿轮吊座，而接近横梁的部分安装了4个制动吊座。
为减少自重以及便于吊座进行工作，于电机吊座的安装板设置圆形孔与长圆形孔。
为其中1个电机吊座安装牵引装置，并且于其相对的另一侧安装齿轮箱吊座。
为在故障状态下保护齿轮箱，避免齿轮箱受损，于其吊座下盖板安装安全档座及档销。
2.2侧梁的架构侧梁为转向架的关键部件，且采用了焊接的方式进行制作，其主要部件为内部加强版、上盖板、下盖板以及内外立板。
侧梁两侧的支撑结构为筒体结构，中间部分为圆孔，以便放置横梁的某一部分。
侧梁外侧安装了空气弹簧，连体之内为空气弹簧性导筒，以便连接空气弹簧和气室。
导筒和横梁相连，以便位于两端的空气弹簧室具有独立性、密封性。
3转向架焊接产生变形的原因在焊接过程中，冷热交变循环无法避免，因此，必定会产生热应变以及塑性压缩。
在某些时候，应变相互叠加，将产生较大的内力，使得组成转向架的各个部件发生弯曲、回转。
转向架构架钢板焊接应力与变形控制方法
转向架构架钢板焊接应力与变形控制方法随着工业与科技的发展，焊接方法與焊接机械也在不断优化。
但以目前的施工工艺来说，在焊接过程中由于应力作用，经常会焊件变形，这不仅严重了构架质量，更会影响焊接使用性能。
构架作为转向架整体结果中最重要的称重部件，其他部件的安装也需要以构架安装为基础，承接各部分零件与车体间的连接。
因此，对于转向架构架钢板焊接的精度与刚度都有着严格的要求。
本文主要对转向架构架钢板焊接应力与变形控制方法进行了有效的分析。
标签：转向架构架；钢板焊接；应力；变形；控制方法引言焊接应力与变形不但会引起焊件形状、尺寸的变化，同时在焊接过后，常常需要对其进行较为复杂的矫正工作，有时产品甚至会以报废而告终。
因此，本文主要对转向架构架钢板焊接应力与变形控制策略进行了有效的分析。
1 转向架构架钢板焊接应力分析及变形因素分析1.1 应力分析钢板结构焊接过程中，产生变形的主要原因分为两种。
一种为在焊接过程中由于焊接区域产生温度较高，局部钢板在高温条件下无约束会产生较大的变形；另一种为在焊接完成时由于约束会产生焊接残余应力，这种残余应力会对焊接钢板产生残余变形作用。
在多种影响原因中，其中一焊接材料、焊接工艺以及焊接结构对焊接残余应力影响最大。
在整体焊接过程中，如果焊接温度不均匀，在焊体中会出现部分温度过高，其他部位温度低的情况。
受到这一温度影响，焊件中会出现应力产生局部压应变。
1.2 变形影响因数分析转向架构架钢板焊接时受热不均匀是应力与变形产生的主要原因之一。
而钢板热量传到速度主要由钢板材料、结构因素以及制造因素所影响，影响热源周围金属活动最终形成焊接应力与变形。
为确定影响钢板焊接应力与变形出现的主要原因，考虑到其中结构因素的限制，钢板零件在实际焊接中主要将各个零件采用单侧坡口焊接的方式进行，但可以看出这种焊接方式会大大增加工作量，如示意图，如图1所示。
根据上图可以看出，在上图焊接连接点内焊缝较多，工程量较大，因此焊接变形较难控制，且钢板变形情况出现后不易被矫正，因此对焊接过程中的应力控制十分重要。
高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施
不管是软件完成编程还是人工完成编程，在正式开始构架加工时均需要进行数控程序的全面检验，确保程序设计与工作的正常。并且，需要在实际的工艺生产中通过首件试切的方式来对加工设备的工作情况进行检验。比如通过进行试切工作，可以对刀具的实际加工尺寸有更为直观的了解，方便后续批量生产的调整与完善。而如果在首件试切的过程中，发现存在程序瑕疵、刀具不适、工艺纰漏以及工装不合理等现象，便可以通过PDCA（即全面质量管理活动）进行相应的优化，让动车转向架构架的加工工艺更为高效、合理，并且能够保证构架的高质量完成。
高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施
摘要：近年来，高速动车组转向架构架的焊接变形控制问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了动车组转向架构架的工艺实施以及焊接变形原因，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面提出了控制焊接变形的针对性措施，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
5.1设计措施
在设计中，应将焊缝的数量降至最低，并在筋板形状的选择上慎重考虑，设定筋板的位置时也需多加考虑，以达到使结构强度达到一定的要求，将焊接变形的情况降至最低。在焊缝尺寸以及形式的选择上，也需要多加考虑，因为焊接量与焊接变形之间成正比关系，焊接量的增大就是导致焊接变形的情况增多，不利于转向架的制作。此外，在设计中，还需精确计算焊缝的尺寸，在结构承载能力得到充分保证的前提下，最好选择小尺寸的焊缝，针对于丁字以及十字接头处承载力较大的情况，在强度达到一定要求时，就可以采取开坡口形式的焊缝以使焊接变形的情况降至最低。对焊缝的位置进行规划，在实际的设计中，焊缝应设计在焊接结构截面中性轴上，或者与中性轴最接近的地方，以使梁、柱等结构的挠曲变形的情况降至最低。
CRH2高速动车组焊接构架变形预测与控制
CRH2⾼速动车组焊接构架变形预测与控制CRH2⾼速动车组焊接构架变形预测与控制摘要：本⽂以CRH2⾼速动车组动车转向架傳接构架为研究对象，⾸先介绍了CHR2转向架，再者则是介绍了其的组成，并CHR2⾼速动车组转向架构架焊接变形的原因，最终给出控制CHR2⾼速动车组转向架构架焊接变形措施。
关键词：CRH2⾼速动车组；构架；变形预测1、CHR2转向架介绍动车组的编组中动⼒车，也称车，所⽤的转向架称为动⼒转向架，简称转向架，相应的拖车，简称车，所⽤的转向架称为拖车转向架，简称转向架。
⽽在所⽤的动车组中，动⼒转向架结构基本相同，除了两头车的转向架安装排障装置及速度传感器外，拖车所⽤的转向架的基本结构形式也都⼤体相同。
动车和拖车的转向架构架都为爆接构架，主体框架呈“”形，有两根侧梁和横梁组成。
侧梁为箱形断⾯，横梁采⽤⽆缝钢管型材。
此外还有踏⾯清扫装置、牵引驱动装置、⼀系悬挂、⼆系悬挂、轮对和轴箱等。
动车转向架具体结构如图1、技术参数见表1。
图1CHR2动⼒车转向架表1CHR2动车转向架技术参数2、构架组成构架的设计，强度和刚度⽅⾯参照的是铁路车辆——转向架设计通则)标准进⾏的；并按照铁路车辆——转向架静载荷试验⽅法)标准来进⾏强度确认。
由侧梁、横梁、纵向连接梁、空⽓弹賛⽀撑梁、制动吊座、电机吊座、齿轮箱吊座、牵引拉杆座、转臂定位销座等组成，构架整体三维图如图2。
图2构架Pro/E三维图CRH2转向架构架侧梁内设有筋板，以提⾼侧梁承载刚度，并在侧梁外侧及两横梁间设置空⽓弹賛⽀撑梁，两⽀撑梁分别与两横梁连通，共同组成空賛附加⽓室，靠近横梁和侧梁连接处设有四个轮盘制动吊座。
纵向连接梁主要⽤于吊挂增压社和设置横向减震器安装座及横向缓冲挡安装座。
为保证20年使⽤寿命，在满⾜强度要求的前提下为降低转向架⾃重构架的主要承载构建采⽤了符合JISG3114标准的耐候钢材料，。
列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟
列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟徐荣政;王浩【摘要】利用有限元分析技术建立了列车转向架侧梁箱形焊接结构的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的TIG焊接过程进行了应力场的数值模拟.转向架侧梁焊接仿真结果表明,侧梁上四条焊缝不同层间采用不同的焊接顺序,其残余应力是不同的,随着焊接层数的增加其残余应力逐渐减小,说明选择合理的焊接顺序能够降低焊接结构中的残余应力;焊趾处的应力随时间变化的图形上有12个波峰,分别为焊接12道焊缝时对焊趾处的影响,其最大应力已经远远超过材料的屈服强度,并在冷却的过程中应力逐渐减小.转向架在焊后发生了一定的挠曲变形,主要变形为沿着y方向的变形,最大变形量为12.3 mm,x方向和z方向的变形比y方向的变形小了一个数量级.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2014(044)004【总页数】5页(P128-132)【关键词】列车转向架;TIG焊接;数值模拟;应力场【作者】徐荣政;王浩【作者单位】河南工业职业技术学院,河南南阳473009;河南工业职业技术学院,河南南阳473009【正文语种】中文【中图分类】TG4040 前言列车转向架作为列车的重要部件，由于要支撑车体、电机等零部件，在列车运动和转动时会承受横向、垂向和纵向等各种复杂的力，其焊接质量的好坏决定着列车的安全性和稳定性[1]。
由于在焊接过程中的温度场是非常不均匀和不稳定的，会形成热变形和塑性变形，不可避免地导致焊后产生残余应力，残余应力的存在会使转向架产生裂纹甚至开裂，从而造成安全隐患。
采用数值模拟技术预测焊接过程的应力场分布能够优化焊接工艺和提高焊接质量，意义重大。
本研究利用ANSYS有限元软件建立了列车转向架侧梁的有限元模型，对箱形结构梁T型接头焊接过程中的动态应力和焊后残余应力进行数值模拟，实现了对实际复杂工程焊接结构的模拟，为结构的优化及焊接工艺的改进提供依据。
1 有限元模型的建立1.1 材料参数选择及模型的建立列车转向架的侧梁由箱形结构梁焊接而成，由上盖板、外立板、内立板、下盖板组成，上下盖板与内外立板之间靠纵向长角焊缝连接。
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第31卷第10期2010年10月焊 接 学 报TRANSACTI ONS OF T HE C H I N A W ELDI NG I N STI TUTI ONV o.l 31 No .10O ctober 2010收稿日期:2009-05-22动力机车转向架侧梁焊接变形预测张三磊1, 罗 宇1, 陈陟悠2(1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;2.株洲电力机车有限公司,湖南 株洲412001)摘 要:转向架是动力机车的最重要的承载结构,其焊接变形预测对于保证加工精度和质量具有重要意义.首先通过大量的计算和实测建立了转向架结构的固有应变数据库,然后运用基于固有应变的弹性有限元分析的焊接变形预测专用软件W SDP 对六轴式转向架侧梁焊接变形进行预测,预测结果与试验数据具有很好的一致性,所建立的固有变形数据库的可靠性得到验证,研究表明W SDP 软件是大型复杂结构的焊接变形预测的有力工具.关键词:焊接变形;固有应变;W SDP 软件;转向架侧梁中图分类号:TG 404 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2010)10-0110-03张三磊0 序 言转向架是动力机车的基础结构,也是最重要的承载结构,一般由前端梁、后端梁和侧梁等组成梁焊接而成.转向架各梁的焊接变形决定了加工面的位置精度,直接影响转向架的产品质量.在生产过程中,必须控制组成梁的焊接残余变形,以保证转向架的加工面符合设计要求.组成梁焊接残余变形超出设计尺寸要求时,必须采取火焰或者机械的方法矫正,不但增加加工成本,延长生产周期,而且还使得残余应力的分布状态恶化[1,2].通过优化焊接工艺,例如确定合理的焊接变形补偿余量、焊接温度场和工装夹具,是控制焊接变形的最有效的方法[3].而焊接变形预测是优化焊接工艺方案的前提.预测所得数据可为焊接工艺设计提供理论依据,以保证转向架的焊接质量[4].焊接结构尤其是大型复杂焊接结构的焊接变形预测是非常复杂的问题.基于固有应变理论,采用弹性板单元有限元法预测焊接变形是目前采用较多的近似计算方法[5,6].焊接变形专用预测软件W S -DP(w e l d i n g structure defo r m ation predicti o n)是由上海交通大学和日本大阪大学共同开发的固有应变法焊接变形预测软件.文中将应用W SDP 软件,通过大量的计算和实测,建立转向架结构的固有应变数据库,然后对新设计动力机车车型的转向架侧梁焊接变形进行预测,所获得的焊接变形预测数据,为确定预留焊接变形余量的下料尺寸及焊接工艺设计提供理论依据.1 研究模型六轴式动力机车是一种新型动力机车.其转向架结构如图1所示.该结构由前端梁、后端梁、侧梁和牵引梁组成,材料为Q 345DR.在生产过程中,先分别焊接单根梁,然后再把单根梁组焊成转向架构图1 六轴式动力机车转向架三维图和侧梁有限元模型Fig 113D construction and FEM mode l of hexad -ax l e d locomo tive bog ie第10期张三磊,等:动力机车转向架侧梁焊接变形预测111架结构.由于单根梁各构件板尺寸大,形状复杂,焊缝分布密集,施焊位置特殊,所以,在生产单根梁过程中,将产生较大的焊接残余变形.文中主要以转向架侧梁为研究对象.侧梁是由上盖板(左盖板、中盖板、右盖板共3块盖板),立板(前立板、后立板共2块立板),底板(左底板、中底板、右底板共3块底板)以及29块隔板及加强筋焊接而成的箱形梁.侧梁整体长6750 mm,高394mm.应用H yper M esh软件建立侧梁有限元模型,采用四边形弹性板单元,共有节点2075,单元2100.2焊接变形预测2.1专用固有应变数据库的建立经过一次热循环过程后在结构内部一定存在一个产生残余应力和变形的/源0)固有应变,如果不追究热循环过程,在结构中施加与固有应变相等的初始应变,通过一次弹性板单元分析求解就可以得到整个复杂结构的变形.所以,通过固有应变法计算焊接变形的关键是获得固有应变.然而,由于焊接过程的复杂性和随机性,焊缝精确的固有应变值很难获得,只能通过计算、实测以及现场经验的整理得到符合统计规律的近似值.对于不同的结构要利用W SDP软件进行焊接变形预测计算,必须先要建立固有应变数据库,这是进行焊接变形预测计算的重要和关键一环.首先利用热弹塑性有限元法对典型焊缝进行分析,计算得到不同焊缝的固有应变;然后根据生产工艺条件和实际生产过程中积累的大量经验数据对固有应变基础数据库进行修正.具体做法是:先用W SDP软件对生产中JD)4型动力机车转向架构架的焊接变形进行分析,JD)4型动力机车是工艺成熟、在批量生产的一种车型,焊接变形规律已经比较清楚.通过计算得到的数据和实际生产中的数据进行对比,修正固有应变数据库,建立转向架的专用固有应变数据库.只有不断修正不同焊接条件下的固有应变数据库,才能不断地提高预测精度;因此,固有应变数据库还需要在实际中长期充实和不断完善.下面采用了修正后的转向架焊接专用的固有应变数据库,对新型号的六轴式动力机车转向架侧梁进行焊接变形预测.2.2六轴式动力机车转向架侧梁焊接变形预测该结构有85条焊缝,参见图2a点线所示.施加焊缝固有应变信息时,首先根据工程图纸在有限元模型上指定焊缝位置,然后逐个对每条焊缝按照母材、接头类型、焊接方法、板厚和焊缝横截面积等相关条件,在数据库中查取固有应变,用纵向力、角变形和横向收缩的方式施加在对应的焊缝中.图2侧梁焊缝信息及边界约束条件Fig12I n for m ation and bounda ry constra in t s o f side beam we ld(SB W)由于工程实践主要关心在长度方向上的收缩变形和高度方向上的挠度,所以计算中采用了如图2b 所示的边界约束条件.边界约束条件施加在底板上,这个边界条件主要防止结构的刚体位移.2.3焊接变形预测计算结果焊接变形预测结果如图3,图4所示.$x和$z 分别表示了x,z方向的变形量。
预测得到的x方向图3转向架侧梁焊接x方向变形分布F ig13W e ld i n g de f o r ma tion o f SBW in x d irection112焊接学报第31卷图4转向架侧梁z方向变形分布F i g14W e ld ing de f orma tion o f SB W in z d irection上的总变形量是1017mm,z方向上变形量即挠度为3.2mm.2.4试验方法和数据及与计算结果对比同样的条件下,试制转向架侧梁并测量主要板件的焊前焊后尺寸,得到试验数据.试验的具体方法是:使用3维画线仪测量并记录上下盖板和立板的长度;按照工艺要求进行焊接;焊后适当冷却,达到室温以后,采用3维画线仪测量并记录上下盖板和立板的焊后长度.为了保证试验的可靠性,按照上述方法分别试制了两根侧梁.两根侧梁的试验数据平均,作为最后的试验结果数据.具体试验数据与计算数据对比如表1所示.试验测得x方向上平均变形量为9.7mm,z方向上挠度平均值为3.0 mm.如表1所示,计算结果和实测结果具有很好的一致性,软件计算精度可以达到90%左右.这表明专用数据库的正确性和W SDP软件焊接变形预测的可靠性.变形预测的结果经试验证明可以为上下盖板和立板的落料尺寸提供依据.表1转向架侧梁焊接变形计算结果与试验数据对比Tab l e1Compar ison be t ween resu lt s and expe rm i en t a l da ta of side-beam o f bog ie梁体尺寸焊接前L1/mm焊接后L2/mm实际变形量$1/mm软件计算变形量$2/mm软件计算精度(%)立板(侧梁1)65826572.39.710.7090.65盖板(侧梁1)65756565.39.710.7090.65挠度(侧梁1)03.0 3.03.2093.75立板(侧梁2)65826572.59.510.7088.79盖板(侧梁2)65776567.19.910.7092.52挠度(侧梁2)03.0 3.03.2093.753结论(1)通过固有应变法预测,得到六轴式动力机车转向架侧梁的焊接收缩为11.05mm,挠度值为3.06mm.与实测值相吻合.(2)通过热弹塑性计算和生产经验整理而建立的转向架固有应变数据准确.(3)W SDP软件对于大型复杂结构的焊接变形预测计算简单、实用、准确,是可靠的焊接变形专用预测软件.参考文献:[1]顾一新,齐瑞祥.机车转向架构架制造工艺探讨[J].电力机车与城轨车辆,2006,29(2):65-66.Gu Y i x i n,Q iRu i x i ang.D i scu ssi on on m anu f act ure technol ogy oflocomoti ve bog i e fra m e[J].E lectri c Loco m oti ve&M ass T ran sit V eh i cles,2006,29(2):65-66.[2]崔晓芳,岳红杰,兆文忠,等.高速机车构架侧梁的焊接顺序[J].焊接学报,2006,27(1):101-104.Cu i X i aofang,Yue H ong ji e,ZhaoW en z hong,et al.Loco m otivefra m e bea m w el d i ng d efor mati on under d ifferent w el d i ng sequen ce [J].T ransacti on s of t he Ch i na W el d i ng Instit u tion,2006,27(1):101-104.[3]汪建华.焊接数值模拟技术及其应用[M].上海:上海交通大学出版社,2003.[4]陈剑波,罗宇,龙哲.大型复杂结构焊接变形热弹塑性分析[J].焊接学报,2008,29(4):70-72.C hen Jianbo,Lu o Yu,Long rge co mp licated struct urew el d i ng d ist ortion anal ysis us i ng ther m al elastic-p lasti c fi n ite ele-m entm ethod[J].Transactions of the Ch i na W el d i ng In stit u ti on,2008,29(4):70-72.[5]罗宇,邓德安,江晓玲,等.热变形的固有应变预测法及其实例[J].焊接学报,2006,27(5):17-20.Luo Yu,D eng Dean,J i ang X i aoli ng,e t a l.A m et hod to pred ictres i dual d i storti on bas ed on i nheren t strai n and its app lication to heati ng processes[J].Transacti ons of the Ch i na W el d i ng Instit u-ti on,2006,27(5):17-20.[6]Deng Dean,M u rakawa H i d ekazu,L i angW e.i Nu m eri cal si m ula-ti on of w el d i ng d i storti on i n large s tructures[J].C o m puterM et h-ods i n Appli ed M echan i cs&E ngi neeri ng,2007,196(45-48):461-462.作者简介:张三磊,男,1983年出生,硕士研究生.主要从事焊接CAE研究.发表论文0篇.Em ai:l s hanghait an83@MA I N TOPI CS,ABSTRACTS&KEY WORDS2010,Vo.l31,No.10W e l d i ng T echno l ogy,Jiang su U niversity of Science and T echno-l ogy,Zhen ji ang212003,Ch i na).p93-96Abstrac t:An a l u m i nu m a ll oy sheet2A12-T4t w o m ill-i m eters t h ick was we l ded in fr icti on stir spo t w eldi ng w it h re-fil-l i ng probe hole,and the i nfl uence o f process i ng para m ete rs on m echan ical prope rti es o f j o i nt w as stud i ed.T he resu lts sho w t hat the s hear i ng resi stance o f the j o int reaches the m ax i m u m val ue of 4707N when rotationa l speed i s600r/m i n and other para m eters keep constant.T he sheari ng resi stance of j o i nt decreases w it h the increasi ng o f ro tati ona l speed in rang e fro m600to1000r/m i n, increases w it h the i ncreasi ng o f the d i stance of shou l der plung ed, wh ich reaches m ax i m u m when the d i stance of shou l der plung ed is 1.2mm,and i ncreasesw ith t he i ncreasing o f ex tensi on l eng t h of p i n-too,l wh i ch reaches t he m ax i m u m when the ex tension l eng th is3.4mm.The m icro-hardness o f the jo i nt i s bet w een100to 150HV,and t hat in m i xed zone i s hi ghest and t hat i n stir zone is lowest.K ey word s:fr i c ti on stir spot w elding;probe ho le;pro-cessi ng para m eter;m icrostruct ureH igh-frequen cy induction b razing of YG8si n tered-carb i d e to m ild steel L I Zhuo ran,L I U B i ng,FAN Ji anx in,FENG Ji ca i(State K ey L aboratory of A dv anced W e l ding produc ti on T echno l ogy,H arbi n Institute of T echnology,H arb i n150001, Ch i na).p97-100Abstrac t:YG8si ntered-ca rbide and m il d stee lw as j o i ned w it h BN i2brazing filler m eta l and w ith t he hi gh frequency i nduc-ti on brazi ng.T he high-frequency i nducti on brazi ng equip m ent w as rebu il d,wh i ch m easures the rea-l ti m e te m perature w i th the thermocoup l e ther m odetec t o r and contro l s the hea ting te mperature o f the equ i p m en tw i th the P ID controller.T he e ffect of process i ng para m eters i nc l udi ng brazi ng temperat ure and ho ldi ng ti m e on the jo i nt m echan i ca l property w as discussed by scanni ng e l ectron m-i croscopes and energy dispe rs i ve X-ray spectroscopy.R esu lts show tha t the m ax i m u m shear streng th is441M Pa when t he bra-zi ng te m pera t ure is1030e and ho ldi ng ti m e i s5m i n.In this case,fracture happens m a i nly at the YG8si ntered-carbide or the brazi ng seam.K ey words:si ntered-carbi de;hi gh frequency i nduc ti on brazi ng;s hear strengthAnal ysis of exposed partic l es and m echan ical performan ce of b razing joi n ts of Si Cp/2024A l co m posites FENG T ao1, W ANG Y i nzhen1,S UN Y u w e i1,Y I Dongxu1,LOU Songn ian2 (1.Co ll ege ofM echan ica l&E l ectronic Eng i neering,Ch i na U n-i versity o f Petro leu m,D ongy i ng257061,Ch i na;2.Schoo l of M a teria l Science and Eng i neer i ng,Shangha i Ji aotong U n i versity, Shangha i200030,Ch i na).p101-104Abstrac t:T he e ffect of brazi ng para m eters on the vacu-u m-brazi ng m icrostruc t ure and m echanical perfor m ance of Si Cp/ 2014A l a l um i nu m m atri x co m pos ite(MM C)w as stud i ed.T he S i C re i nforce m ents on t he parent co m po site surface w ere exposed by t he s ur face rei n f o rcement exposi ng techn i que,and t hen Cu w as deposited on the parentm atri x co m pos i te.By usi ng M6a l u-m i nu m all oy as t he filler m e ta,l the paren t co m pos ites w ere brazed under several d ifferen t param eters.T he test results showtha t if the brazing te m pera t ure is l ow er or the keepi ng ti m e is sho rter,there is Cu reta i ned onMM C surface.W ith the increas-ing o f brazi ng param eters(brazi ng te mperature and keep i ng ti m e),Cu reacts w ith A l base m eta l co m plete l y.If the bra zi ng para m eters are t oo h i gh,the porositi es by over-burn i ng appear in the base m eta.l X-ray d iffractom etry ana l ys i s ind i cates that there is no A l4C3br ittl e phase for m ed i n t he brazing joint.T he tens ile test i nd ica tes t hat the streng t h o f the jo i nt is202M Pa a t bra zi ng te m pera t ure620e and keepi ng ti m e20m i n.The fractography o f the brazing jo i nt i ndicates t hat the fill er m eta l is un-w etti ng to the parent composite,the porositi es i n t he parent co m posite and the aggregated partic l es i n the parent co m po site are t he reasons for the j o i nt cracking.K ey words:a l u m i nu m ma tr i x composite;re i nforce m ent exposi ng;surface a lloy i ng;braz i ngFEM ana l ysis of d istr i bu ti on of residual ther m al stress at T-i a lloy/sta i n less steel brazed joi n t W ANG Guo jian1,ZHOU Ji anyong1,XU F ang1,S UN D ong1,Z HU Y i ng2(1.K ey Labo ra-tory o fH i gh Pow erM icrow ave Sources and T echnolog i es,Instit u-te o f E lectron ics,Chi nese A cade m y of Sc i ences,Be iji ng 100190,Chi na;2.Be i hang U ni v ers it y,B eiji ng100195,Ch-i na).p105-109Abstract:The i nfl uence o fw e l d i ng para m eters on resi du-a l stress d istri buti on and the resi dua l stress field o f TC4and 1C r18N i9T i brazed jo i nt we re analyzed w it h fi nite e le m ent m ode l (FE M)m ethod.T he resu lts i ndicate that t he stress concentrates on t he both s i des o f jo i nt,becomes t he positi ve m ax i m um on 0145mm beside the T-i all oy,and i s the s m all est at the gap leng t h of50L m and li near expans i on coe fficient o f12@ 10-6e-1.Bond i ng temperature infl uences little on the stress d i str i buti on and stress concentrati on.K ey word s:T-i a ll oy;residual stress;bond i ng te m pera-ture;expansion coe ffi c ientW elding d efor m ati on p red iction of si d e-b ea m of l oco mot i ve bogie fra m e ZHANG Sanle i1,LUO Y u1,C HEN Buyou2 (1.Schoo l o fN ava lA rchitec t ure,O cean and C i v ilEng i nee ri ng, Shangha i Jiao tong U nivers it y,Shangha i200030,Chi na;2. Zhuzhou E lectr ica l L oco m oti v e co.,LTD,Zhuzhou412001, Chi na).p110-112Abstract:The bog ie fra m e is the mo st i m portant bear i ng structure o f the l o como ti ve,and its pred icti on o fw e l d i ng defor m-a ti on has i m po rtant si gn ifi cance i n ensur i ng manu f ac t ur i ng accu-racy and quality.F irst,t he da tabase o f i nhe rent stra i n f o r bog ie fra m e struc t ure was estab lished by a lot o f computi ng and pract-i ca lm easure.T hen the we l d i ng defor m ation o f hex ad-ax l ed l o co-m oti ve bog ie fram e si de-beam w as pred i c ted by usi ng so ft w are W SDP(w e l d i ng structure de for m ati on pred i c tion),w hich is based on t he theo ry of i nheren t stra i n and e lastic fi nite e le m ent m ode.l T he resu lts w ere tota lly consi stent w it h experi m enta l da-ta,and the re liability o f the database w as proved.T he st udy show sW SDP is ve ry use f u l i n w e l d i ng de for m ati on pred icti on of large and comp l ex struct ures.K ey words:w e l d i ng defor m a ti on;i nheren t strain;so f-t w areW SDP;bog ie S i de-beamÖ。