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高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形的控制和分析

摘要:本文针对高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形导致的侧墙门立柱生产效率较低和焊接质量较差等问题,通过简单介绍铝合金侧墙门立柱的组成结构,对侧墙门立柱焊接变形的原因进行了深入分析 ,提出了组队预置反变形和优化焊接工艺两种控制方式,提升对焊接变形的控制,降低了焊接缺陷的产生概率,并促进我国焊接工艺的发展和进步。
关键字:高速动车组;铝合金侧墙门立柱;焊接变形的分析和控制论文发表

0引言
我国的高铁动车领域在世界领先,为保证高速动车组的质量和运行速度,考虑铝合金本身具有较好的力学性能,因此多采用铝合金材料进行其侧墙的制造。但由于铝合金材料本身的热导率较高,在高温环境下其膨胀系数较大,因此,在进行焊接工艺时,温度的影响和其他人为操作易导致焊接变形,不仅影响了产品的外观和尺寸大小,更降低了产品的承载能力,在使用中易发生较大危险,无法满足当前用户对其焊接质量的要求。因此,为保证焊接质量,本文针对高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形的产生原因进行了深入分析,根据其焊接流程和焊接环境的特点 提出了两种科学的控制方式,能够有效控制焊接变形,提升侧墙门立柱的生产效率。
1高速动车组铝合金侧墙门立柱的结构介绍
侧墙门立柱是高铁动车的重要组成部分之一,为提升侧墙门立柱的承载力和力学性能,多采用铝合金材料制造,大部分铝合金高铁动车车体侧墙立柱的框架设计结构包括门立柱、侧墙板以及传输风道四部分组成。其中,根据相关要求门立柱必须与侧墙保持高度垂直,根据尺寸大小和位置,分为大门立柱和小门立柱,大门立柱依靠于侧墙上方,小门立柱依靠预测桥下方。侧墙板多采用加强筋板,能够大幅度提升侧墙的承载力。传输风道一般设置在大门立柱的上方,便于室内空气流通[1]
2高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形的分析与控制 
2.1焊接变形的分析
侧墙门立柱区域焊接面积较小,其焊缝分为对接焊缝、清根焊缝和角焊缝三种焊缝形式,其主要特点是焊缝数量多,缝隙小。其主要产生原因是铝合金侧墙门立柱的组对和焊接工艺不理想,因此,应重点注意立柱的组对和焊接质量的把控。传统焊接过程首先需要对侧墙进行反位夹紧定位,然后对焊缝区域进行清理打磨,之后进行门立柱的组对、筋板焊接以及传输风道检测,最后进行正位门立柱焊接磨平和检验。通过对焊接过程的分析,可以看出焊接的缝隙角度和焊接接头的型式对焊接变形具有较大的影响。其中焊缝的角度由坡口决定,大致分为V型或K型两种形式[2],其破口越小,焊缝面积越小 其中K型坡口属于单边坡口焊缝,能够保证焊接时受热均匀,降低焊缝变形的概率。若焊缝坡口角度过大,则会导致铝合金在受热时收缩和膨胀不均匀,导致铝合金受力学影响,从而局部多次叠加受力,导致变形。此外,接头的形式也易影响焊接的形状,在焊接过程中,接头的顺序颠倒、焊接方向错误、焊接枪的电流参数不稳定,都会影响一定形状的形变,并形成一定程度的未熔合裂缝、焊瘤等缺陷,降低了焊接质量。因此,为提高生产效率,需格外注重焊接焊缝角度和接口方式。
2.2焊接变形的控制
通过总结焊接变形的原因,发现其本质原因是由于焊接局部受热不均匀或温度变化过大,从而产生相应的内应力,导致铝合金的结构变形。因此,根据其形成原因,可以通过物理固定和优化工艺流程两种方式预防焊接变形,保证焊接质量。在对高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形的分析后,提出组对预防反变形和优化焊接工艺两种控制方式,从而提高对焊接变形的控制[3]
(1)组对预置反变形
通过对侧墙门立柱的结构和工艺流程的分析发现,侧墙门立柱的组对定位对其焊接变形具有重要影响。一般情况下,在铝合金侧墙门立柱的生产过程中,一般采用抑制变形方式,即通过横向压紧抑制纵向变形,或通过纵向压紧抑制横向变形,但由于纯物理性质的压紧过程中易出现压力反弹,使刚刚固定后的变形又迅速松开。因此,本文通过对侧墙门立柱的定位进行改造,首先抑制其变形工装,通过在侧墙门下方增加钢筋垫板工装,保证侧墙门立柱与工装充分接触,并通过打磨枪等工具清除焊缝坡口内的未熔合铝合金和杂质,然后使用定位撑杆调整上下门立柱之间的间距,最后进行焊接工程,在焊接结束之后,去除工装,则可保证侧墙门立柱没有明显倾斜,从而有效地抑制组对变形[4]
(2)优化焊接工艺
焊接工艺是保证焊接质量的重要步骤,因此要保证焊接质量必须对其工艺流程进行优化。对焊接工艺进行优化主要针对其焊接温度、接头方式和打磨工艺进行科学而又合理的规定,保证焊接工艺的参数稳定和人工技术操作的质量。首先在焊接过程中严格控制温度,由于铝合金本身的物理性质,其在急速高温和冷却的情况下,易产生结构变化,基本是要保证焊接时铝合金受热均匀,使其母材感受到的温度差变化稳定,在焊接前使其充分预热,通过控制温度,能够有效减少未熔合杂质和焊瘤的出现,能够降低尺寸变形和外观变形的发生概率[5]。此外,精进工人的打磨工艺也对其外观变形有着重要影响,目前多采用的打磨工具包括打磨机、消磨器、破壁机等,在使用这些打磨工具时,要严格控制打磨力度和机器的电流电压操作参数,保证打磨的稳定进行,避免出现误差。最后,接口方式也是影响焊接变形的重要因素,在进行接头时,严格控制坡口的角度使其坡口角度控制在15度以下,避免因坡口角度过大而导致接头缝隙较大,从而在承载较大力的情况下出现安全问题。
3结束语
综上所述,通过对高速动车组铝合金侧墙门立柱焊接变形产生原因的分析,将本文设计的两种控制方式用到实际过程中,经过大量的实验发现,在对门立柱的定位改造和优化后的焊接工艺下,侧墙门立柱焊接变形得到了有效的控制,不仅保证了外观的完整和尺寸的要求 ,其力学性能也达到了预期的效果,并给其他组件的焊接提供了相应的借鉴,对提升侧墙门立柱的生产效率和质量具有重大意义。
参考文献
【1】田玉吉, 唐海鹰, 王克臻. 高速动车组铝合金侧墻门立柱焊接变形的分析与控制[J]. 轨道交通装备与技术, 2019(3):1-3.
【2】张风东, 刘胜龙. 高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制[J]. 机车车辆工艺, 2012(06):25-26.
【3】田玉吉, 李政委, 徐晓东,等. 高速动车组端墙制造工艺研究[J]. 机车车辆工艺, 2018, 000(003):12-14.
【4】韩德成, 丁见, 郭强军,等. 高速动车组铝合金牵引梁焊接变形控制[J]. 电焊机, 2015, 45(11):161-163.
【5】王雷, 吴律贤, 张博. 浅析高速动车组铝合金车体焊接变形的影响因素与解决措施[J]. 数码设计(下), 2018, 000(009):205.
 
 
 
 
 

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