摘要：介绍了动车组高速列车转向架横梁焊接工艺过程及其在焊接过程中产生的焊接变形与焊接残余应力，从工艺和操作等方面对焊接变形和焊接残余应力进行了分析，提出了相应的预防焊接变形和消除焊接残余应力的方法与措施。通过对转向架构架组焊工艺的调整与改进从而尽可能减小焊接变形与焊接残余应力，提高生产效率、经济效益和产品质量。
关键词：焊接内应力，工艺放量，焊接变形
1绪论
焊接技术在工业中应用的历史并不长，但焊接技术的发展十分迅速。在短短的几十年中焊接已在许多工业部门的金属结构中得到广泛应用，如建筑结构，船体，铁道车辆，压力容器、锅炉、管道、重型机械、工程机械等重要的工业部门。
2动车组横梁焊接工艺流程
2.1横梁焊接工艺流程
横梁为一个空心钢管，其梁体组座又较多,交叉焊接次数频繁，很容易造成变形。
3焊接变形及应力原因分析
3.1焊接应力及变形
焊接变形及焊接应力是焊接结构生产中经常出现的问题。金属结构在焊接过程中，由于焊接电流，电压，速度，温度，材质及焊接顺序的影响，同时在焊接前的备料加工，都会使焊接结构在成型后产生焊接变形，同时在工件内产生焊接残余应力。横梁焊接过程中应力是产生变形的主要原因，在动车组横梁焊接生产中，其应力影响一般有两类：宏观的外力影响有工件的重力及加工过程中的各种辅助力；而影响最主要的是在焊接过程中的温度应力（内应力）。由于横梁在生产过程中受到的是不均匀加热（局部加热且温度较高）使工件产生宏观变形。
3.2焊接变形主要因素
造成焊接变形的主要因素有：焊缝在结构中的位置、焊接结构的钢性、焊接结构的装配及焊接顺序等，此外，还与焊接材料的线膨胀系数、焊接方法、焊接工艺参数、焊接方向、焊接结构得自重和形状有关。
4焊接变形的问题的解决
4.1预防焊接变形的措施
焊接变形可以从设计和工艺两个方面来解决。设计上如果考虑的比较周到，注意减少焊接变形，往往比单纯从工艺上来解决方便的多。相反地，如果设计考虑不周，往往给生产带来许多额外的工序，大大延长生产周期，提高产品成本。
（1）设计措施
首先要合理的选择焊缝的尺寸与形状，焊接尺寸大，不但焊接量大，而且焊接变形也大。因此在保证结构的承载能力的条件下，设计时应该尽量采用较小的焊缝尺寸。
不合理加大焊缝尺寸，在角焊缝上表现的较为突出。角焊缝在许多情况下往往受力不大。例如侧梁筋板与梁体间的焊缝，并不承受很大的压力，而且尺寸较小，没有必要采用大尺寸焊缝。在保证焊接质量的情况下，按着板的厚度来选取工艺上可能的最小焊缝尺寸。
此外，尽可能减少不必要的焊缝。合理地选择筋板的形状（例如侧梁筋板在压型梁体拐角处截斜坡避免应力集中），适当的安排筋板的位置来减少焊缝。
利用梁体结构的对称性，合理安排焊缝的位置。在设计时，安排焊缝尽可能对称于截面中性质轴，或者接近于中性轴，这对减少梁体一类结构的挠曲变形有着良好的效果。
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（2）工艺措施
结合生产实际情况，我们在焊接侧梁时可以采取刚性固定，将工件加以固定来限制焊接变形。分厂的多数组焊是在工装上进行，其目的就是在定位的基础上进行刚性固定实施焊接。
在焊接装配顺序上采用以下原则：
先焊对接焊缝，再焊角焊缝。先焊横向焊缝，再焊纵向焊缝。先厚板，后薄板。先连续焊缝，后断续焊缝。
将构件适当地分成几个部件，分别加以装配焊接，然后再将这些焊好的部件拼焊成一个整体，可以使那些不对称的或收缩力较大的焊缝能自由地收缩，而不影响整体结构，从而控制结构的焊接变形。根据这个原则，焊接构架生产可以分成侧梁，横梁，纵向辅助梁、制动吊梁以及各种吊座、安装座各自装配组焊，然后再进行总装焊接。这不但有利于控制焊接变形，也为缩短生产周期，提高生产率创造了良好的条件。
总之，焊接工艺的制定要遵循以下三个原则：第一，必须保证焊件的质量，焊缝不容许有超标的缺陷，接头的各项性能必须符合产品技术条件和相应标准的要求；第二，在确保焊接接头质量的前提下尽可能提高焊接效率；第三，最大限度的降低生产成本，获得最高的经济效益。
4.2组装放量的改进与控制措施
横梁组成的问题集中在各座沿横梁长度方向的放量上，理论分析及实际收缩量测量均显示横梁四端的收缩量比较均匀3.5～4mm，但是实际组装采用不均匀放量。电机吊座一所在横梁的齿轮箱吊座侧轮盘制动吊座为+5，另一侧+2；电机吊座二所在横梁轮盘制动吊座放量+3～+4。不均匀放量和相对均匀收缩是个矛盾，唯一的解释是电机吊座一在焊接后发生偏转，致使电机吊座上盖板的中心样冲发生了偏移。
中心的偏移在平焊缝焊接后就已经存在。对于该问题，难以从根本上进行解决，焊接顺序和焊接方向在动车组动车横梁生产中严格进行了监控，但横梁组成仍出现同样问题。所以目前采取了小件组装牵引拉杆座时增加1mm放量，以弥补偏移量。
在动车组拖车和动车的生产中，对焊接顺序进行严格要求，所以纵向梁组成焊接收缩量保持稳定，按照动车组单侧+3~+3.5的放量最终维持在+1~+2。
4.3焊接过程中的控制的措施
在焊接过程中一般采用一些简单的工艺措施来调节变形，采用规范的焊接参数，选配合适的焊接器材。这些参数通过焊接实验室多次测试来提供，目前一般焊接结构制造工厂焊接时采用的焊接参数如下：
含量为20%），工厂主要的焊机松下，所采用的焊丝为1.2mm的H08MnSiCrNiCu；焊接电压一般控制在22～30V，焊接电流在210～280A，气体流量：17～22L/min。
4.4焊后的矫正措施
焊后残余变形的矫正方法主要有机械矫正法和火焰矫正法两种方法。机械矫正法是利用机械力的作用来矫正变形的方法。对于低碳钢结构，可在焊后直接应用此法矫正；对于一般合金结构钢的焊接结构，焊后必须先消除应力，处理后才能进行机械矫正，否则不仅矫正困难，而且易产生断裂。火焰矫正法是用氧-乙炔火焰或其他气体火焰，以不均匀加热的方式引起结构变形来矫正原有的残余变形的方法。
5总结
通过查找分厂现有设施现状及工艺流程，认为控制焊接变形有以下措施：作为源头，开发设计应详细考虑，设计，最为关键的是在生产过程中应尽一切可能来消除或减小焊接变形，协助工艺师制定合理的焊接工艺，选用合适的设备器材，在各个生产环节来控制变形，确保焊接质量，焊后采用相应措施来矫正，使变形降到最低程度。
通过操作与跟踪观察，结合专业课本，积极向工艺师和其他技师学习讨论得来的，以后的工作将更一步完善。
参考文献
[1]中国机械工程学会焊接学会，焊接手册[J].机械工业出版社.
[2]哈尔滨工业大学出版社，材料科学与基础[J].
论文作者:林炳杰,万国龙,杨林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：横梁论文; 应力论文; 结构论文; 车组论文; 过程中论文; 残余论文; 措施论文; 《基层建设》2019年第2期论文;