机车转向架构架焊接技术分析

张红涛 牛小伟

（郑州铁路职业技术学院，郑州 450052）

机车转向架构架焊接技术分析

张红涛 牛小伟

（郑州铁路职业技术学院，郑州 450052）

随着国内高速机车的快速发展，其安全性要求越来越高。由于机车行驶的速度越高，转向架构架承载的震动和冲击载荷就会越来越大。对铁路安全行车来讲，机车转向架构架的可靠性以及抗疲劳性显得尤为重要。因此，本文对机车转向架构架的焊接技术进行了分析和研究。

机车 转向架构架 焊接技术

转向架构架是一个箱形梁结构，通过焊接而成。所以，对转向架构架的制造而言，焊接技术极为重要。焊接的质量直接影响转向架构架的质量，进而直接影响机车的行车安全。因此，对构架制造而言，构架焊接技术极为重要。而探讨怎样强化焊接技术以及正确的选择焊接技术，是当前重要的研究内容。

1 转向架构架的可靠性

1.1 构架焊接残余应力的主要控制与调整技术

形成构架焊接应力的原因比较复杂，其分布广泛，很难采取措施将其消除。以前我们主要采用整体退火、振动时效等措施，控制和调整机车转向架的焊接残留应力。由于退火工艺规程会限制构架整体退火，不仅需要花费较长的时间，而且消耗较大电能，因此这种方式慢慢被淘汰。振动时效虽然简单且便宜，但是对振动之后的效果、怎样选取振动点比较困难。因此，在振动生产中采用的比较少。事实上，广泛使用的方法为抛丸处理，残余应力会在构架板料表面形成，十分有利于提升机车构架的疲劳强度。

1.2 构架焊接变形控制与矫正技术

在焊接构架的过程中，一般会出现焊接变形。出现变形不仅会对尺寸精度造成一定影响，而且需要大量的矫正工作，延长生产时间，不易控制质量。焊接预防措施指的是通过相关实验，对变形的方向、大小进行预测，然后在对其进行控制。此工艺措施使用较为广泛，但是使用之前必须进行很多模拟实验，以对焊接变形量加以确定。

焊接构架的时候，一般需要规定相关顺序，保障焊接工艺参数最优，降低能量输入。热矫正和机械矫正是焊后矫正的主要方法。所谓的热矫正，指的是用火焰局部加热，构架板经过加热后出现膨胀，但是在自身刚性的限制下，局部塑性形变，然后收缩，把焊后延长的形变抵消，实现矫正之目的。加热点、加热面积以及温度等，决定这种方法矫正的效果。所谓的机械校正，则指的是在压力机作用下，把发生形变的构架以及形变的部位向相反方向压缩、形变，最终实现矫正之目的。不仅如此，要想让构架的可靠性得到保障，除了使用上述两种方法外，生产的时候还应该控制质量、三维划线、检测等技术的应用，以保障质量的全过程控制。这是提升机车构架质量的关键。

2 焊接工艺放量的控制

由于很难控制焊接形变，为了让构架上的关键尺寸得到控制，在梁体焊接完后加工是传统制造构架的工艺，以保障组装构架的尺寸。完成整体性焊接构架后，还应该加工构架的整体，以保障关键尺寸。对由于焊接导致的变形进行科学控制，这种措施可保障构建尺寸的精度，但是因为需要整体性加工构架，所以需要提升相关设备的精度以及有效尺寸。同时，一般情况下，需要花费数十小时加工一个构架，让构架效率降低。

通过先进技术的引进和消化，恰当的工艺放量要在焊接构架之前进行，然后不需要进行后续加工，获取的尺寸也和产品图纸精度相符。使用该工艺焊接前需要对合理的工艺放量进行设置，通过设置的工艺放量对焊接收缩变形尺寸进行减少。这个工艺方法具有显著的优点：节省财力、物力和人力，同时还能让设备、刀具、场地的投入降低到最小，制造时间更少，成本更低。但是，工艺放量和VI尺寸、焊脚大小等为其难点，要求需要进行大量的模拟焊接实验，以便对工艺放量加以确定。

3 优化焊接工艺设计

对机车焊接工艺进一步优化，依托机车转向架构架的形式、焊缝以及国外先进标准的要求等，尽可能把焊缝的数量降低，焊缝密集交叉降低。特别是和相关标准不相符的大型焊缝，容易让构架焊接出现的应力和形变较大。所以，这就要求必须根据焊接标准尽可能降低焊接尺寸，进而保障焊接应力和形变变小。对一些构架局部，由于焊缝的可达性不好，通过设计焊接工艺，能够在刚开始焊接的时候就发现存在的问题，然后予以改正。对汗蒸结构的实用性而言，焊接工艺设计特别重要，需要给予关注。

4 推广自动化焊接技术

当前，社会对构架产品的质量要求不断提升。焊缝不仅要在外观上达到质量要求，还应该通过探伤检查不断提高焊缝的内部质量。这就需要我们严格控制焊接形变和应力。焊接的时候通过人工，不仅增大工人的劳动强度，而且即使选用具有较高素质的焊接工人也很难百分百完成上述要求。而大力发展自动化焊接技术，不仅能够保障焊接的外观和内部质量，还能实现性变小、应力小的目的，从而保障全方位地满足构架焊接的要求。不仅如此，构架焊接的效率不断提升，人力资源更加节约，自动化的焊接生产得以实现。

当前，焊机机器人在国内外机车制造企业中广泛应用，尤其是在转向架构架生产中使用得更多。在预设的计算机中，使用离线编程系统中的图形仿真技术，可以虚拟仿真焊接机器人的焊接运动，分析焊接机器人的可行性，在设计产品的阶段就能够知道焊接机器人是否适合使用，从而让设计人的印象更加直观。

5 焊缝重熔技术

使用这种焊接技术，只需要把钨极氩弧焊使用于缺陷部位，再次融化不合格的部位，保障原焊缝容器和溶池保持一致，以保障焊修的部位保持原有的形状，最后保障和原焊缝一模一样。这种技术比较优越，速度较快，对诸如弧坑、气孔等的修复具有较好的效果。

6 构架组焊工装

随着国家技术水平的提升，工艺装备更新换代速度较快，构架组焊已经告别使用卷尺、角尺等平台的自由组焊时代。当前，一般使用组焊、焊接，不仅让机车转向架构架的组装精度进一步提升，还让生产效率进一步提高。同时，通过不同的压紧点设置，很好地控制焊接变形。因为焊接转台、变位机的应用较多，更方便的确定以及实焊点，这让焊接品质提高，减少大量焊接精度工作，同时对工作条件的改善以及劳动强度的降低，具有较强的促进作用。

7 结束语

当前，和外国先进技术相比，国内机车转向架构架焊接技术还存在一定的差距，发展水平有待进一步提升。在变形焊接以及控制焊接应力、工艺放量等相关技术的确定基础研究较少，实验数据缺失。今后，我们不仅要进一步加强对焊接基础的研究，还应该对数字化技术在焊接技术中的应用加以重视，从而进一步强化焊接技术的应用水平，保障转向架构架焊接技术进一步强化可靠性。

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Welding Analysis of Locomotive Bogie Frame

ZHANG Hongtao,NIU Xiaowei
(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College, Zhengzhou 450052)

With the rapid development of the domestic highspeed locomotive, its security requirements are getting higher and higher. Due to the higher speed of the locomotive, the vibration and impact load on the bogie frame will be more and more large. In terms of railway safety, the reliability and fatigue resistance of locomotive bogie frame are particularly important. Therefore, this paper analyzes and studies the welding technology of locomotive bogie frame.

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