摘要：动车组的正常运行离不开对底架的支撑作用，动车组能否安全、稳定的运行受到底架牢靠性的影响。经过不断选型，动车组的底架的材质多为铝合金，在焊接中该底架极易出现变形，这也是动车组底架生产中需要解决的。只有在底架焊接效率满足需求的前提下，才能降低底架的生产成本，因此需要不断优化动车组底架结构的焊接工艺，使焊接后的底架满足要求，形变量控制在合理的范围内，才能保障动车组列车的安全运行。
关键词：动车组；底架；自动焊接；变形控制
0引言
近年来铁路事业发展迅速，作为铁路运输的重要组成，动车组更是成为日常出行的必备交通工具。动车组底架的焊接技术也获得较快发展，底架的焊接工艺、焊接材料与焊后寿命都得到很大提升。要保证动车组正常运行，就应保证底架达到一定的设计标准，底架作为整车组装的基础，需要对其焊接工艺进行研究，确保焊接质量满足要求。随着机械自动化程度的不断提高，焊接自动化也成为焊接工艺的主要发展方向，焊接机器人作为地板与边梁结构焊接中的主要研究方向，可以大幅提升焊接效率，降低焊接成本。但是这种新焊接工艺与焊接结构对焊接后变形的处理难度较大，很容易导致焊接后底架宽度与边梁倾斜度超差的问题，这就限制了新工艺的推广，也不利于底架焊接效率的提升。因此本文在分析导致变形因素的基础上，对变形的控制措施进行总结，为提升底架焊接水平提供参考。
1动车组底架的组成及工艺要求
动车组底架作为车体的主要受力结构，构造复杂，制造精度要求较高。底架材质一般选择铝合金，组成包含边梁、底架前端、地板与隔墙等部分，因此长度与宽度较大，为保证底架的精度，长度偏差应小于5mm，宽度偏差应小于2mm，车钩板垂直度应控制在2mm之内，底架平面度控制在2mm/m范围内。
2底架焊接设备及特点
动车组底架焊接中面临的型材较大，因此对接焊缝与角接焊缝处理的难度较大，一般常选用龙门双枪单丝自动焊接设备，它可以用于大尺寸设备的焊接，不仅焊接精度高，焊接的稳定程度也较高。
当动车组的边梁与地板为插接焊接时，两者之间的空间大，可以采用自动焊接，但是此时焊接件受到的刚性约束大，焊接后的形变难以有效控制，极易导致焊接后边梁的变形扭曲，也不利于地板宽度的控制，是自动焊接需要不断改进与优化的。若动车组的边梁与地板为搭接结构时，边梁搭接后造成的空间较小，自动焊接难以实现，此时必须采用手动焊接。
3动车组底架焊接的变形分析
动车组底架多为铝合金材质，而且为框架式结构，地板与边梁由于功能存在差异，材质略微有所不同，但都为热处理型强化铝合金。该类材质存在熔点低、导热系数高与热膨胀系数大的特点，因此在焊接过程中极易出现较大的焊接变形，这也是底架焊接变形的主要原因。
动车组底架的加工工序比较复杂，一般要经过端部底架预组、底架框架组焊、底架框架的零件安装与地板铺设等流程。总得来说，底架的焊接工作量较大，焊接接头数量庞大，并且焊接主材多位厚板，因此焊接后型变量较大，尺寸难以保证满足要求，特别是底架半宽尺寸的控制，难度更高于其他部位。底架的半宽尺寸直接决定了底架宽度、底架长度、底架整体平面度与边梁垂直度等参数，因此底架的焊接变形控制中，应加强对半宽尺寸变形的控制，才能保证底架整体的焊接质量。
底架半宽尺寸的影响因素较多，总的来看，大体分为地板铺设中的焊接变形、底架框架的焊接变形、横梁与小纵梁的焊接变形与边梁直线度。一般在自动焊接过程中，常采用焊接工艺的优化、预制反变形与刚性固定等方式进行变形的控制。
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4动车组底架的自动焊接变形控制
1.焊接顺序的调整。焊接形变常用的控制手段就是焊接顺序，通过调整焊接顺序可以将变形量控制在较低水平。动车组底架的生产效率决定了动车组整体的生产效率，要保证焊接效率，就需要对焊件的焊接顺序进行调整，采用先正装焊接再反装焊接的方式，中间焊缝采用从中间向两侧依次焊接的顺序。但该焊接顺序适用于地板两侧不存在无外力的情况下，这种焊接顺序可以保证在焊接过程中，中间焊缝焊接过程中出现的焊接应力逐渐释放到地板两侧，降低从单侧焊接导致的整体型变量较大情况的发生。
2.地板铺装时的焊接变形控制。底架地板的铺设需要做到与框架的连接，因此不可避免的焊接量较大，这时常规焊接工艺后很容易导致框架两侧的弯曲变形，要避免此类焊接导致的框架两侧上翘现象，就需要采用拉紧器拉紧框架与预埋钢板，使两者之间出现刚性固定。除了直接采用拉紧器，还可以配合缓冲梁避免焊接变形的出现。具体操作为：缓冲梁中部采用支撑结构支撑，然后用拉紧器向下部拉紧缓冲梁的两端，控制中部基准面与两端基准面的高度差在6mm以内，使地板存在6mm的反变形量，使之与焊接后变形量进行抵消。
3.大横梁与小纵梁的焊接变形控制。对现有底架焊接后的参数进行检测，可以得出横梁之间的间距与纵梁的平面度均在要求的公差等级之内，但是测得的间距与平面度均接近上公差。对其进行分析，可以得出导致变形的主要原因来自小纵梁的焊接过程中，小纵梁由于刚度有限，焊接工艺多为非对称式焊接，因此变形量较大。控制措施为采用刚性加固与焊接工艺的调整，刚性固定可以增加工艺支撑杆实现，使其位于横梁与枕梁之间，之后再添加工艺梁到小纵梁平面上，以此提升小纵梁的刚度；焊接工艺的调整可以利用热量分散原理，对焊接规范进行调整，一侧焊结完成后，要等焊缝进行充分冷却，再进行另一侧的焊接。
4.框架的焊接变形控制。动车组的底架结构复杂，其中主要在于框架结构的复杂性，框架要承载较多的单元，焊缝数量较多，焊接变形的控制单独较大。此时应采取先焊接枕梁与边梁，再焊接枕梁与牵引梁，最后焊接边梁与横梁、边梁与缓冲梁的焊接，将焊接变形降到最低，保证底架的焊接质量。
5.边梁的直线度控制。分析已焊接底架边梁的直线度，很容易得出边梁存在局部凹陷的结论，这种缺陷多存在排水口位置，也直接造成了该位置车体宽度的降低。对造成这种情况的原因进行分析，可以发现问题主要出在框架小横梁的焊接过程中，在焊接过程中横向应力导致边梁受到拉力变形，造成边梁的凹陷，这种情况在排水口位置比较明显，主要是由于配水口降低了变量的刚度，导致焊接时变形的加重。
对其进行控制的措施为：刚性加固，在排水口位置添加工艺支撑结构，使边梁整体的刚度得到提升，避免在焊接过程中因排水口导致边梁变形的出现；横梁工艺尺寸的调整，优化小横梁的下梁长度，在原有设计基础上，增加2mm，降低焊接过程中出现的横向应力；调整组装间隙，边梁与小横梁在组装时间隙一般控制在0.5mm内，小横梁安装时如果安装困难，应避免采用降低尺寸的方式，利用外部设备辅助安装，可以降低因缝隙过大导致后面焊接时出现形变不统一的情况。
5结束语
随着人们生活水平的不断提升，安全出行受到越来越多人的关注。动车组的底架作为动车组车体的主要承载结构，决定了动车组车体的整体性能，对动车组的安全、稳定也有十分重要的作用。对动车组的底架进行焊接质量控制，可以有效的降低焊接变形量。本文以现有的底架焊接工艺为分析基础，结合底架的主要材质与各部分的主要特点进行分析，对提升底架焊接效果，降低焊接变形有着重要的指导意义。随着新材料与新工艺的不断创新，动车组的底架焊接质量必将得到很大提升。
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论文作者:岳蒙蒙,肖琦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/26
标签：底架论文; 车组论文; 横梁论文; 地板论文; 框架论文; 较大论文; 焊接工艺论文; 《基层建设》2019年第2期论文;