陈建龙
中国铁路沈阳局集团有限公司大连机车监造项目部 辽宁大连 116000
摘要：焊接是铁路机车铝合金制件应用广泛的联接方式，受到不同应力的影响，环境、温度、材料等都会成为影响因素，直接的影响到焊接效果，导致铁路机车铝合金制件焊接变形。要想实现铁路机车高质量发展，需要对铝合金制件焊接进行强化，避免发生较为明显的变形，通过对焊接工艺进行优化和调整，满足对焊接变形的有效控制。
关键词：铁路机车铝合金制件；焊接变形原因；控制预防
铝合金制件焊接水平能够影响到铁路机车安全稳定的运行，因此，为了能够保障铁路机车铝合金制件焊接效果，需要技术人员对焊接变形原因进行分析，做好针对性的变形控制措施，强化对材料、工艺流程等的优化和分析，通过现代设备对潜在的焊接变形进行预测，这样能够提前进行焊接变形的处理，降低焊接变形的发生几率。
1铁路机车铝合金制件焊接变形
1.1纵向变形
在铁路机车铝合金制件焊接的过程当中会发生纵向缩短，导致这种情况的主要原因就是焊缝不断地进行调节，焊接收缩量随着焊缝的扩大不断地增加，铝合金材料的线性膨胀系数较大，焊接的时候会出现严重的膨胀收缩，在完成焊接之后焊缝纵向收缩明显，不同层级的焊接当中后面焊接将会对前面的焊接产生影响，导致初期焊接收缩量增大，并且初期焊接刚性较小，不容易进行有效控制。因此，为了能够降低收缩量，需要利用夹具对焊件进行固定，这样能够降低焊接变形几率。
1.2横向变形
铁路机车铝合金制件焊接过程当中出现的横向缩短变形，由于焊接中会出现加热不均匀情况，焊缝、母材受热部分将会发生变形，同时受到其他部分的限制。横向与纵向在变形原因上相似，只是方向不同。厚板与横向变形程度有着一定的关系，坡口角度大、厚板厚度增加等都能够提升横向收缩量。因此，在实际焊接当中，焊接次数与方向存在的差异性将会导致不同程度的变形。
1.3弯曲与扭曲变形
弯曲变形主要集中在柱、梁、管道当中，并且由于弯曲产生的损伤较大，挠度数值是进行弯曲变形程度进行衡量的标准，挠度与弯曲变形成正比例关系。扭曲变形具有复杂性，导致扭曲变形产生的原因较多，并且由于部件所处位置、尺寸等都与设计不符也会导致扭曲变形的发生。
1.4角变形
铁路机车铝合金制件焊接当中，铝板厚度是重要的影响因素，当铝板较薄的时候在温度分布上较为均匀，角变形就不容易产生。但是当铝板较厚的时候，温度在传导的过程当中受阻明显，铝板两面受热温度明显不同，一面温度高，受热膨胀程度就大，而另一面受热膨胀就小，这种不同温度下会发生明显的横向压缩塑性变形。同时厚度也对冷却效果产生影响，收缩不均匀现象突出。
1.5波浪变形
当对薄板进行焊接的时候由于温度掌控较差，会出现波浪变形，薄板结构受热产生纵向和横向的应力，这样就导致薄板失去内在稳定性，导致波浪变形，同时程度较大，也特别明显。
2铁路机车铝合金制件焊接变形原因
铁路机车铝合金制件焊接受到材料、结构等方面的影响，导致铁路机车铝合金制件焊接出现局部或者整体的变形，铝合金制件的物化性能较为活跃，焊接当中会降低铝合金制件的强度，导致线性膨胀系数增大最终发生变形。在进行铝合金制件焊接中金属性能受到母材的化学成分的影响，金属元素活性发生变化最终作用到焊接当中，对应性差明显诱发焊接变形。在结构设计上铝合金制件是焊接的主体材料，必然会受到内外在拘束度的影响，特别是铁路机车铝合金制件复杂程度越高，导致的焊接当中铝合金制件承受的拘束变化也就越复杂，导致焊接变形发生几率也就越高。由焊接工艺进行分析，材料容易氧化，需要应用大功率密度焊接技术，在焊接方法上呈现差异化，加热和冷却是焊接工艺实践的重要环节。受到热胀冷缩的基本原理的影响，焊接部位温度差异会到应力的不同，在受热不均的情况下会发生焊接变形。
3铁路机车铝合金制件焊接变形控制预防
3.1科学设计焊缝，控制应力影响
对铁路机车铝合金制件焊接过程当中变形问题的分析能够发现，应力是导致焊接变形的客观因素，因此，为了能够控制应力避免焊接变形程度影响到铁路机车铝合金制件的质量，需要增强焊缝对称性设计，满足平滑度的要求，而针对厚度与宽度存在差异化问题，要通过坡度调整使截面产生突变这样能够起到预防的效果，有效的降低了应力集中。对焊缝要进行划分，明确主次关系，利用主连续、次断开的方式进行应力解决。而由于残余应力造成的焊接变形，需要对焊缝数量进行控制，做好焊接拘束度的调整，保障焊接能够按照顺序进行，明确焊接方向等都能够消除残余应力的影响。
3.2优化工艺流程，做好评估工作
铁路机车的不同类型对于铝合金制件的需求和工艺流程也具有差异性， 需要避免工艺流程的不同直接或者间接的影响到焊接质量。工艺流程要在实际铁路机车铝合金制件焊接当中进行优化，流程固定可以应用标签法，保障不同工作人员都能够精准的确定铝合金制件，形成统一的建议。根据对工艺不同环节的数据采集和设计，对技术的实施构建评估方案，要将焊接分流在不同的环节中，在焊接之前进行工艺技术的确认，能够在焊接现场开展指导，监督不同环节的焊接流程，并且在完成焊接之后对成果进行确认，及时发现焊接不到位的情况。工艺在设计上要能够与评估机制保持一致，这样能够对焊接质量进行有效地控制。按照铁路机车铝合金制件的特点进行焊接方式的选择，避免由于焊接差异产生严重的变形，同时也可以利用有限元模拟软件在焊接之前进行模拟，对焊接变形进行预测，通过获取到的模拟数据开展工艺优化，为施工人员提供焊接标准的指导。
结论
避免铁路机车铝合金制件焊接变形，需要在实际焊接当中对变形原因展开分析，当前对焊接变形控制措施的研究，重点放在铝合金结构制件焊接专业化处理上，能够依据材料属性对工艺流程设计进行优化，做好焊接类型的区分和选择，不断地进行焊接技术的实践，构建焊接检验机制，借助现代设备开展铁路机车铝合金制件焊接变形预测和控制，扩大控制预防的范围，这样能够对铁路机车铝合金制件焊接变形进行及时的处理，高效的保障铁路机车运行安全，排除隐患的发生。
参考文献
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