伊兹密尔轻轨项目底架变形控制

摘 要：土耳其伊兹密尔轻轨项目车体中，底架焊后变形严重，影响了车体质量和下工序施工。文章通过对该项目底架焊后变形情况的记录和分析，提出并实施了一些改进底架组焊工艺的方案。这些方案经过验证，可行且有效，极大的改善了底架组焊后出现的焊后变形问题。

关键词：底架；焊接变形；反变形；焊接工艺；焊接量

引言

随着铁路行业的高速发展，城市轨道列车对车体的质量要求越来越高。底架作为车体组成的一个最重要的部件，对整车质量起到关键性的作用。底架焊接变形，不仅会影响底架本身的质量，而且对车体总组焊等工序造成严重的影响。

南车株机城轨事业部车体车间于2010年11月中旬开始进行全国首辆出口欧洲的城市轨道交通车辆――伊兹密尔城市轻轨车――的底架试制。该车型与以往所制车型对比起来，无论是车体尺寸还是设计的结构都有很大的不同，因此在制造过程中遇到了一些以往从来没有遇到过的问题，特别是底架焊后变形问题。所以，针对这些问题需提出一套全新的工艺方案来保证车体底架的质量。

1 问题简述

土耳其伊兹密尔城市轻轨项目（IZMIRL1E）首个底架试制完成后，在I端牵引梁区域出现严重变形，局部变形量最大12.5mm，严重影响产品质量。经过分析认为出现上述问题的主要原因有：

（1）焊接变形主要是由于过高的局部热输入量造成的。IZMIRL1E车体长度大约为10m，仅为一般车型的二分之一，而焊缝长度并没有减少。这导致了该底架焊缝密集，局部热输入量大。

（2）对比一般车型底架，IZMIRL1E项目底架组成中没有短地板部件，这使得底架正面的焊缝减少，缺少正面焊接变形。

（3）IZMIRL1E底架上的抗侧滚组装部件形状特殊，焊接要求高，焊接量大，而且焊接过程复杂。

首车试制时，根据设计要求和以往的经验，工艺人员将工装预设成如下挠度（以中间最低一个工装支座为基准点）：II端：4，1，0，3，5：I端

首节底架试制完后出现了预料以外到的变形情况。车头部位明显下沉。采用4M平尺检测时，II端枕梁位置有5mm变形，I端枕梁位置变形达到了12.5mm，而且变形较为突然且集中。（变形情况如图1所示）

调整焊接变形的常用方法是设置反变形。即根据以往经验，估计焊后变形量，然后设置相同或更大的反向变形量以抵消掉预先设置的反变形。

基于以上考虑重新调整了工装，局部做出较大调整以增大反变形。调整后工装挠度如下：

II端：5，-1，-5，12，12，-5：I端（图2所示）

焊后变形量（测量工具4M平尺）：II端最大变形2mm，I端最大变形12mm。（具体分项数值见附表）

以上数据表明，II端变形量已经得到了很好的控制，但是I端变形依旧显著。说明预设反变形控制效果不明显。

通过对该车型进行深层次的分析，工艺人员改进了反变形工艺。因为起到支撑作用的工装只能对边梁进行支撑，底架枕梁部位处于悬空状态，焊接应力造成的变形会导致枕梁向下塌陷，解除工装的限位之后枕梁的下塌就会影响到边梁的直线度。所以必须对悬空的枕梁进行支撑。

试制采用的具体改进措施是，在枕梁处安置一排四个千斤顶，组焊前先用千斤顶将枕梁顶紧，然后固定边梁处工装。

保持预设挠度不变，焊后变形量（测量工具4M平尺）：II端变形情况情况良好，I端最大5.2mm变形量。

焊后变形已经有了大幅度减小，以上数据证明了所采用的这种反变形工艺是可行且有效的。

为了继续减小焊后变形，后续采取了改进焊接顺序，控制焊接电流等方法进行调整，将该处的焊接变形控制在了4mm至6mm之间。

3 结束语

文章提出了焊接工艺的另一个出发点，即反变形与工装限位支撑等手段结合使用来控制焊接变形；而且并不局限于变形位置，针对整体做出必要的固定也是有效的。

设定合理的焊接路线，严格控制层间温度是焊接工艺的基础，应该时刻保证。作为一个成功的案例，以后的项目中可以借鉴本次制造工艺。生产时注意分析焊接变形原因以及焊接变形产生的具置，预设合理的反变形，并针对这些位置增加工装的限位效果。使用此方法进行焊接生产可以有效的控制焊后变形，对增加产品合格率有很大的帮助。

参考文献

[1]焊接结构学[M].

[2]材料科学基础教程[M].

[3]铝合金车体焊接工艺[S].

[4]EN15085.焊接标准汇编[S].