地铁构架焊接变形控制

陈寿永　曲志峰　明辉　赵永州

摘 要：随着焊接技术的发展和应用，怎样减少工程的形变成为了当下最主要的问题之一。地铁框架焊接时会因为框架焊接操作时和补焊时产生形变，本文会就这两种形变提出相对应的解决方法。

关键词：地铁构架：焊接；变形控制

前言

随着社会的不断发展，城市交通也越来越便利，地铁是城市交通高速发展下的产物，作为城市交通的主要交通方式之一，地铁整体的设计以及质量的要求也越来越严格，其中地铁构架的质量也更加得到关注，地铁框架焊接技术是保障地铁框架质量的最关键因素之一。本文主要介绍地铁框架的焊接技术及其变形控制。

1.地地铁构架焊接方法简析

MAG焊接方法是焊机焊接的方法之一，广泛应用于框架的焊接当中。MAG焊接方法是在惰性气体中加入保护气体进行焊接的一种方法，其中作为保护气体的大多是氧化性气体，例如氧气或二氧化碳。由于在焊接过程中焊接熔滴具备不稳定性以及电弧的人功率不够高等原因，惰性气体的加入可以很好的提高熔滴的稳定性，增大电弧的热功率而且还可以在一定程度上减少焊接成本。

在实际做业过程中MAG焊接大多采用短路过度、射流过度等方法，适用于焊接合金钢碳钢和不锈钢等金属当中。MAG焊接在实际做业时应注意在焊接之前检查极性是否采用直流反接，检查送丝系统是否无阻，检查焊枪导电咀是否磨损，检查减压器和流量计是否工作正常，注意检查气体，同时焊接做业时周围风速要小宇2m/s。正式做业时避免焊缝过窄，起弧时要饱满，焊接时要考虑到下一焊接打磨的缝隙，收弧时要多点几次防止裂纹的出现，尽量避免产生气孔，要合理控制焊接速度，不要过分追求速度而忽视了焊缝的余温等条件。MAG焊接在实际做业时要注意焊后的处理工作，注意打磨接头，自己检查外形是否合格，是否是按照图纸焊接，有无过多的焊接变形。

2.框架变形产生原因

2.1框架横向收缩变形

地铁的框架焊接大多是使用MAG焊接方法，所以就导致了不可避免的出现缺陷，在清理缺陷过程中就会使框架发生横向收缩变形。缺陷的产生有许多种，其中最主要的原因就是在焊接过程中不均匀受热和冷却，同时焊接时焊接的速度和焊接的顺序也会造成这种缺陷。由于是人力做业，所以这种缺陷是不可避免的。针对这种情况，一般都会进行缺陷清理，在缺陷清理时，有时会破坏铸件内的结构平衡，使缺陷处的钢液融化，缺陷处铸件就会往里收缩，产生收缩变形。

2.2补焊过程中的变形

MAG焊接方法在焊接结束之后要进行一定量的补焊，在补焊过程中也会导致地铁框架变形[1]。在补焊时，由于补焊时环境因素（风速、湿度、温度等）与初次焊接时的环境因素有所差别，就会导致焊接口处的焊缝的不齐，就会导致地铁框架变形。同时补焊时打乱了最初的焊接顺序，就使得接口处出现差别，也间接的导致了地铁框架的变形。

3.变形控制的方法

3.1改良焊接结构

焊接结构对焊接变形的影响尤为重要。焊缝的分布会影响焊件的焊接变形，对称均匀的焊缝分布有利于减少焊接零件的焊接变形；焊接缝的横截面积影响着焊接零件在冷却过程中的形变，面积越大，影响越大，所以有效的减小焊缝的横截面积是减少形变的有效方法之一；焊接的坡口尺度也会对形变产生一定的影响，坡口尺度越少越不容易发生形变，所以减小破口尺度也可以很好的控制焊接形变。

3.2预留框架收缩缝隙

在焊接过程中采用合理的参数会很好的控制形变。在焊接过程中，根据理论和实际作业经验，在估计焊接零件形变的方向和大小的前提下合理的安排焊接缝隙，这样可以很好的减少地铁框架的变形。但是在实际做业过程中要注意，如果在实际焊接时，焊接的零件焊接时所产生的缝隙不是规则形状时，就会与根据理论得出的结果有出入，这时候就要评价自身的经验去把握预留收缩缝隙，也可以运用几个实际产品来进行试验，得出最新的数据再去进行理论推断。合理的安排控制框架的收缩缝隙是控制形变的又一有利方法[2]。

3.3合理使用焊接方法

焊接方法的不同就会导致不同的线能量，线能量的高低直接影响着焊接塑性压缩区的不同，线能量越低，焊接塑性压缩区越小，反之，焊接塑性压缩区越大。焊接塑性压缩区直接影响焊接形变。所以采用线能量比较低的焊接方法可以通过对焊接塑性压缩区的控制从而去减小焊接形变。而且在焊接时所使用的方法不同，就会导致焊接时所产生的热量的不同，由于不同气体对于保护焊电弧热量分布不同，就会导致加热的面积不同，焊接零件的变形也就不同。经过实际做业之后发现多层焊相对于单层焊而言，每次焊接时所用的热输入要少的多，这样就会导致焊接压缩塑性变形区变小，可以很好的控制形变。而且多层焊接时，每一层的收缩量都在不断减少，所以用多层焊来代替单层焊收缩量的变化不能单纯的来计算，实际做业中产生的影响要比想象中的多。所以采用多层焊接代替单层焊接是减少形变的方法可以应用到实际做业中[3]。

3.4合理安排焊接顺序

在实际做业过程中，不同的焊接顺序影响着框架的形变。一般在焊接时都采用两种焊接顺序，分区施焊和从中间向两边施焊的方法，前者适用于大面积的焊接工程，后者适用于小面积的焊接工程。区域小的焊接工程，由中间向两边焊接时中间所产生的热量中间散热快，有缩小两端温度差的作用，局部产生的形变会相互抵消，这样整体上就会减少地铁框架的焊接形变。合理的安排焊接顺序可以有效的减少形变，具体的焊接顺序还要根据实际的地铁框架工程进行选择。

改良焊接结构、预留框架收缩缝隙、合理使用焊接方法和焊接顺序可以很好的改善由于地铁框架焊接操作时和补焊时产生形变的有利方法。可以广泛的应用于地铁框架焊接工程中来，这几种控制方在其他行业的框架焊接工程也可以起到参考作用。

参考文献：

[1]杜世宇，申根林，蔡继新.整体铸造构架焊接变形的控制[J].中国铸造装备与技术，2013，05：3-6.

[2]辛勇生.深圳地铁构架侧梁焊接变形的控制[J].装备制造，2009，12：160.

[3]李娅娜，兆文忠，杨鑫华，卢碧红.构架侧梁焊接变形的数值仿真与实验验证[J].铁道学报，2008，03：26-30.