德国Laaers专用车上平台焊接变形控制

梁巍岭 原王明 肖雪

摘 要：为了解决德国Laaers5.854型双层小汽车运输车上平台宽度不合格的问题，作者对产品结构和实际数据进行分析，找出了导致上平台宽度不合格的原因即焊接变形，并通过不断试验，提出了实用的反变形组装工艺，成功解决该问题并应用于批量生产中。

关键词：Laaers 双层小汽车运输车；上平台；焊接变形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.038

1 前言

德国Laaers5.854型双层小汽车运输车由德国WBN公司设计，为欧盟小汽车铁路运输专用车辆，一次性装载12辆小汽车。其由2个底架和2个上平台组成，上下采用升降立柱连接，走行部为单轴转向架。该车钢结构采用轻量化设计，单个上平台（图1）长15米，宽2.8米，重2.9吨。上平台主要由侧梁、地板、弯梁、轨道及其它附件组成。侧梁为高360mm厚9mm双头球扁钢，地板厚4mm，弯梁为厚3mm冷弯槽钢。

2 上平台宽度不合格的问题

通过试制及小批量生产，发现上平台普遍存在宽度不合格的现象（图2），即：焊后上部宽度变小，下部宽度变大，远超出公差范围。

针对宽度上小下大不合格的现象（图2），一般均增加一道工序（图3）进行调修，在侧梁外侧对应地板焊接部位进行火焰调修，烤火点间距150-200mm，热影响区直径约50-80mm，同时在侧梁内侧配合使用撑杆逐点顶撑，冷却后拆除撑杆，即可将上平台上下宽度调为一致。但同时又发现另一现象，即：宽度虽然上下一致，但数值却超出理论尺寸（2750mm）下差，小于2746mm，宽度尺寸仍然不符要求。

3 原因分析

由于焊缝金属在焊接过程中的凝固收缩和热收缩，使得焊接结构件有变形的趋势。常见的焊接变形[1]有三种：焊缝的横向收缩变形、焊缝的纵向收缩变形、角变形。

上平台的工艺流程为：组装→压地板→铺轨道→背面焊接→正面焊接→调修→附件组装→交检。通过对产品及图纸分析，由于该上平台地板较薄（4mm），弯梁厚度3mm，侧梁厚度9mm，而且所有焊缝均为满焊，整体结构焊接变形较大，最终导致宽度上小下大，调修后宽度整体变小。

现场对不同上平台不同位置的反复测量，每个上平台选取10处检测点，经过热调修后，不合格的宽度尺寸在2740mm至2747mm之间。焊缝2长度约2750mm，焊接后纵向收缩较大，根据检测的实物数据，该焊缝冷却后纵向收缩可达3-5mm，直接造成整体宽度偏小；同時纵向收缩后弯梁弦高变小，导致了侧梁上边缘向内趴，即：上宽变小，下宽变大。焊缝1焊接后的角变形，导致侧梁与地板上平面角度变小，加剧了上宽小下宽大的现象，根据实物数据，焊缝1角变形带来的宽度缩小量约3-5mm。

根据分析及检测数据验证，上平台宽度变化的影响来自于背面焊接和正面焊接，根源一：弯梁与地板之间的焊缝（图4焊缝2）纵向收缩变形；根源二：地板与侧梁之间的焊缝（图4焊缝1）角变形。

4 解决方案

4.1 改变弯梁和地板的工艺尺寸

针对焊缝2纵向收缩3-4mm的问题，将弯梁下料工艺尺寸加长，弦高不变的情况下弦长加长3mm，同时地板宽度加长3-4mm，可保证焊缝2纵向收缩后根部宽度符合要求。

4.2 反变形组装

对上平台组装工装进行改造，使得侧梁组装时上边缘向外倾斜4mm，在焊前预制反变形，上平台组装后截面如图5所示，上宽下窄，在焊缝1和焊缝2焊接变形后刚好使得上下宽度一致（图6）。

上述工艺方法经批量生产验证，效果良好，不但解决了焊接变形导致上平台宽度不符合要求的问题，还减少了一个调修工序和3名调修人员，极大地提高了生产效率和产品质量。

参考文献：

[1]闫久春，杨建国，张广军译.焊接冶金学[M]：第二版/Sindo Kou著.北京：高等教育出版社，2012（01）.