项继远 赵金闯 刘克强 赵鹏 曹俊刚
(中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 063035)
摘要：根据清远磁悬浮列车的底架结构、生产制造工艺规程和焊接变形因素分析了底架滑台与地板焊接变形的原因，结合现场生产实际情况，通过优化装配和焊接工艺，改变工装支撑形式，焊前预制反变形等措施控制底架滑台与地板焊接变形，提高车体焊接质量。
关键词：车体底架；焊接变形
0 引言
中低速磁悬浮列车有绿色环保、乘坐舒适和运行安全等优点，受到越来越广泛的关注并逐渐投入商用[1]。由于磁悬浮列车悬浮力有限，所以车体多采用铝合金材料，减轻车体质量，但铝合金车体在焊接过程中容易发生变形，所以控制焊接变形对于铝合金车体质量起到至关重要的作用。磁悬浮列车的底架滑台和地板是车体主要的承力和传递力的部件，底架滑台与地板的焊接质量直接影响车体的焊接质量和承受载荷的能力，优化焊接工艺、工装支撑形式和焊前预制反变形可以有效控制底架滑台和地板焊接变形，提高车体焊接质量。
1 底架滑台与地板焊接变形问题分析
清远磁悬浮列车与北京S1号线中低速磁悬浮列车底架结构不同，清远磁悬浮底架由地板、左右边梁、两个端梁、两个前端和4个滑台组成，北京S1号线中低速磁悬浮列车滑台与地板焊接是横向段焊角焊缝，为了提高车体强度清远磁悬浮底架前端、滑台与地板的焊缝和滑台与边梁的焊缝均改为纵向5HV焊缝，如图1所示。
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图1 清远底架滑台和地板焊缝形式
铝合金焊接过程中不均匀的加热使得焊缝及其附近母材温度升高，冷却后焊缝内部产生了不同程度的收缩和内应力，致使焊接结构产生了各种变形[2]。铝合金内部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能引起焊件变形，这是产生焊接应力与变形的根本原因[3]。导致底架滑台与地板焊接变形的主要原因是焊接顺序与装配间隙不合理、焊接工艺参数不匹配等，底架滑台与地板焊缝形式改变后，焊缝深度和总长度增大，焊接时吸收更多热量，焊缝收缩叠加后使底架在焊接时会产生较大的横向变形和一定程度的纵向变形。
2 底架滑台与地板焊接变形的解决办法
底架滑台与地板焊接变形控制主要有两个方面：一方面是从焊接工艺角度出发，底架滑台与地板之间的焊缝对地板存在一定的约束力，焊接完成后存在较大的内应力，而地板型材较薄，强度较小，所以焊接应力主要通过相对薄弱的地板进行释放，使地板产生变形。清远磁悬浮列车底架滑台与地板焊缝深度和长度都有所增大，焊接时会吸收更多的热量，致使地板变形更大，所以可以通过改变焊接形式或减小焊缝长度来减小地板变形程度。另一方面是从工装角度，工装是保证车体装配和焊接精度的关键，为了抵消焊接后的应力释放造成的地板变形，可以在装配工序中做相应的预制焊前反变形。
所以从车体强度和焊接质量两方面综合考虑，为了保证焊接强度，本文采用优化工装和预制焊前反变形的方法解决底架滑台与地板焊接变形的问题。
结合生产制造情况和设计要求分析得出，底架组焊控制的难度主要是保证滑台横梁平面度和地板平面度，地板变形主要是由焊接滑台造成的，所以控制好滑台焊接变形也就控制了地板变形。
2.1 工装设置
根据底架上四个滑台和两个前端的位置，设置工装横梁11根，地锚14个。每根横梁上有5个支撑，在支撑上加垫片做横向反变形。两侧的支撑边梁作为基准，不加垫片，中间的三个支撑加不同厚度的垫片，根据分析和计算结果得出，在二位前端下的两排工装支撑的垫片厚度分别为0mm、5mm、10mm、5mm、0mm，用链镐下拉边梁，使之与支撑紧密相贴。链镐下拉时要左右对称下拉，焊接要分段对称打底和盖面焊接，焊后测量前端滑台平面度，在组焊一位前端时，将垫片调整为0/6/12/6/0，焊后测量满足技术要求。
焊接滑台时先对四个滑台进行点固，然后测量滑台平面度，确定在滑台下的9排工装支撑上垫片厚度分别为0mm、5mm、10mm、5mm、0，焊后测量滑台平面度满足技术要求。
2.2 调修
工装调整后仍然有个别滑台和地板在底架组焊后平面度存在超差现象 ，所以需要个别调修。机械调修很难满足技术要求，只能进行火焰调修，磁悬浮底架型材都比较薄，火焰调修很容易造成型材变形，因此调修点必须选择好。调修前在工装支撑上加垫片，厚度分别为0mm、7mm、14mm、7mm、0mm，链镐下拉边梁，烤枪对前端滑台根部和地板边梁正装搭接焊缝加热，如图2、图3所示。调修后效果明显，也没有造成地板的变形。
调修时由于垫片厚度增加，下拉过程中地板容易出现凹坑，所以下拉过程中必须有人观察，而且左右链镐应同时下拉。
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3 总结
本文对清远中低速磁悬浮列车底架滑台和地板焊接变形问题进行了深入研究，经过分析与计算并结合现场经验，通过优化工装和预制反变形等形式，解决了底架滑台和地板焊接变形问题，保证了底架平面度要求和焊接质量。
参考文献
[1] 唐衡郴,崔艳丽,韩士宏.磁悬浮车体前端焊接工艺优化,(2018)09-0109-03.
[2] 王立夫,尹德猛,杨仲林,袁武,王金金.动车组铝合金车体底架焊接变形控制,2017.10.19:89-93
[3] 张风东，刘胜龙. 高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制,(2012)06-0022-02.
作者简介：项继远，男，中车唐山机车车辆有限公司，高级技师，从事轨道车辆车体制造技术研究