地铁车辆焊接生产工艺实例

1、地铁车辆牵引梁变形分析及控制摘要：本文主要分析了地铁车辆牵引梁试制过程中上盖板和前端板的焊接变形的原因，提出了控制变形的措施和焊后矫正的方法以及设计改进建议。关键字：牵引梁 焊接变形 控制措施 矫正The Welding Deformation Analysis and Control of theAbstract.metros Draw BeamThis article mainly analysis the welding deformation of the front board and the cover board of theLmetros Draw Beam. And this

2、 article not only put forwards measures to control the deformations and redress methods, but also presents some advises on design.Key words: Draw Beam welding deformation control methods redress引言该车是公司面向发达国家整机出口的轨道交通装备，业主对该产品的各个方面均提出了严格的要求。 与其它车型相比，该车的牵引梁长度更长，高度落差大，大部分呈扁平状的结构，焊后变形较大。基于以 上原因若仅采用焊后进行变

3、形矫正，既浪费时间又不能达到预期的效果。因此，如何采用合理的工艺方法 控制制造过程中的焊接变形，是端牵引梁高效、高质量生产的重要保证。牵引梁结构分析该地铁车牵引梁整体结构与以前所生产的其他车型有很大不同，该车牵引梁较长并且结构相对简单，没 有车钩箱等部件。因其后端结构较以前车型细长，且牵引梁前端与后端结构差别很大，容易造成受力不均。 以后端板为分界点，牵引梁前端宽度为2780mm，但是后端只有1040mm，在高度方向差别也很大。牵引梁 前段结构紧凑，产生变形可能性较小，但是后端结构细长，缺少拘束，易产生变形，所以牵引梁后端是焊 接变形控制的关键部位。考虑到牵引梁的结构特点，在牵引梁组焊时采用反

4、装法，以上盖板作为基准面， 从而使板材及各部件定位更方便准确。该车牵引梁三维视图如下图1所示。图1该地铁车辆牵引梁三维视图焊接变形2.1焊接工艺参数牵引梁板材为Q345B,焊接性较好，结合工作效率以及工作设备，我们采用熔化极气体保护焊(MAG), 保护气体采用80%Ar+20%CO2,焊接材料选用 1.2mm, G2Si焊丝，因组成牵引梁的板厚变化较大，所以 焊接电流及焊接电压随板厚而变化，电流范围在220280A。2.2上盖板的焊接变形A端牵引梁上盖板规格为2725mmx1040mmx8mm。焊接过程中主要变形为上盖板的上凸变形，变形示 意图如下图2所示。上盖板变形后平面度超差，并且造成整个

5、牵引梁后端横向尺寸收缩较大，导致后续底 架总装时间隙过大焊接困难。因此，为了保证上盖板的平面度满足设计要求，牵引梁外形尺寸符合图纸要 求以及后续工序的顺利进行，需要采取工艺措施来控制上盖板的焊接变形。图21一立板2一右下横板3一右立板4一上盖板5一左立板6一左下横板7一筋板62.3前端板的焊接变形前端板尺寸为2780mm x 664mm x 25mm。焊接过程中主要变形为前端板左右两端向后端弯曲。同样，因 前端板较长，变形后平面度超差，并且造成整个牵引梁前端横向尺寸收缩较大，导致后续底架总装时间隙 过大焊接困难。因此，为了保证上，牵引梁外形尺寸符合图纸要求以及后续工序的顺利进行，需要采取工 艺

6、措施来控制前端板的焊接变形。焊接变形分析上盖板为不封闭的箱形结构，并且纵向有四条长焊缝，焊缝形式为13HYa3和5HYa3，长度分别为 2513mm和2457mm。焊接时由于焊缝较长，且13HYa3焊缝坡口过大，导致焊缝热输入过大，焊后收缩 过大，牵引梁后端两长箱体间无拘束，所以上盖板横向收缩产生凸起变形。图3前端板与筋板2、筋板3位置示意图前端板上焊缝较多，虽然焊缝分布相对中心线对称，但是在两侧分布不均，且主要集中在后端一侧。前 端板与筋板2、筋板3位置如上图3所示。从整个牵引梁结构上看，前端板与筋板2的焊接处自身结构拘 束过小，由于前端板与筋板2、筋板3角接焊缝的热输入以及焊后收缩，前端板

7、焊后两端会向牵引梁的后 端方向弯曲。控制焊接变形措施4.1工艺放量由于焊接收缩，焊后尺寸不能满足图纸尺寸要求。如按图纸尺寸下料，焊接后焊接收缩会使得整个牵引梁 在长度和宽度方向比预计的短几个毫米，这样不仅生产出的牵引梁产品达不到设计图纸要求，也使后续底架总 组装时装配间隙过大，不易施焊。而且在底架总组装时也要考虑焊接收缩因素，所以各部件长度和宽度方向均 需留有余量。综合以上考虑在实际生产中对牵引梁长度和宽度方向分别进行工艺放量处理。因为对牵引梁宽度方向焊缝 较小，焊接收缩较小，所以进行盈mm的放量，而长度方向长焊缝较多，整个热输入和焊接收缩很大，再考虑 底架总组装要求的余量，所以在长度方向进行

8、了mm的工艺放量。4.2焊接变形的控制措施4.2.1上盖板的焊接变形生产过程中主要采用很多方法来减小上盖板的焊接变形，包括在牵引梁后端两个小箱体间增加工艺撑、将 上盖板中间无约束地方点固在胎膜上、增加夹具等。在后端两个小箱体间增加两个工艺撑，不仅保证了两箱体 间的具体，也将整个牵引梁后端构造成箱体结构，增加了横向约束，减小了横向收缩引起的变形。牵引梁后端 结果较空，上盖板中部无拘束。通过将上盖板中部无拘束处点固在胎膜上，可以减小使那个盖板凸起变形，而 且操作较方便。另外，还增加了两小箱体上的夹具数量。通过增加刚性约束来减小焊接变形。4.2.2前端板的焊接变形牵引梁前后端横向尺寸差距很大，所以在

9、前端板与筋板角接处结构上的刚性拘束很小，在焊接收缩的左 用下，前端板两边向牵引梁后端弯曲。所以通过在前端板与筋板处增加工艺撑构成刚性约束来减小因以上原 因引起的焊接变形。另外，增加前端板处夹具的夹持压力来控制前端板的变形。矫正焊接变形的方法虽然通过以上措施可以尽量减小焊接变形，但是并不能完全避免。牵引梁脱胎后，前端板会因为约束取消 而产生少量回弹。所以，焊后需要通过火焰矫正来进一步减小焊接变形。火焰矫正温度5O0C600C，烤 火位置在前端板与筋板2角接焊缝的背面。烤火后焊缝处焊接应力减小，焊接变形减小。6改进建议牵引梁作为底架重要组成部件，其焊接质量要求较高。但是该车牵引梁焊缝均无探伤要求，焊接质量只能通 过焊缝外观成型估计。建议对牵引梁立板与后端板角接处增加100%磁粉探伤要求。从结构上看，此处受力较大， 为保证整个牵引梁在使用过程中不出现问题，需要保证此焊缝达到一定质量等级要求。通过磁粉探伤可以检测焊 缝处