铁路货车侧墙焊接变形控制研究

铁路货车侧墙焊接变形控制研究

尹旭方

中车齐齐哈尔公司冲压车间黑龙江齐齐哈尔161002

摘要：铁路货车焊接变形控制对提升货车整体产品质量意义重大，侧墙焊接变形控制在铁路货车焊接变形控制领域起着重要作用。按照铁路货车侧墙生产的一般制造技术条件和工艺方法，结合莫桑比克运煤专用敞车侧墙自身制造特点，对莫桑比克运煤专用敞车侧墙生产时采取组对反变形、焊接使用自动焊小车的工艺方法，减少焊接变形量的产生，焊缝熔合良好，焊缝接头过渡圆滑无明显缺陷。由于反变形控制工艺方法简单，自动焊小车易操作，因而莫桑比克运煤专用敞车侧墙焊接变形控制方法多被其它铁路货车焊接变形控制所接受。

关键词：铁路货车；侧墙；焊接变形；反变形；自动焊小车

引言

为了扎实推行铁路货车质量管控，为了实现铁路货车的安全快捷，因此需全面推进新技术，新工艺。焊接变形控制采取组对反变形和自动焊小车焊接是铁路货车焊接变形控制常用的工艺方法，对提升铁路货车产品质量和焊缝熔合成型起着行之有效的作用。组对反变形和自动焊小车焊接操作简单效率高，同时兼顾经济型、环保、安全等因素，反变形所使用工装夹具等辅助设备制造简易，自动焊小车操作工人易上手。

1组对反变形

莫桑比克运煤专用敞车（以下简称莫车）侧墙组装由上侧梁、侧板、侧柱和侧横柱等零部件由组对焊接而成，侧墙制造工艺流程为侧墙组对→侧墙正面焊→侧横带组对及焊接→侧墙盲区补焊及倒置焊→侧墙背面焊→侧墙矫正，侧墙组装利用侧墙专用工装组对，组对时侧板以下边靠档定位，各板间上下错牙1.5mm，侧柱高度方向上以上侧梁为基准靠紧定位，横向用翻挡定位。侧墙组对时应预制160mm左右反变形的状态下进行上侧梁与侧板的定位焊，防止侧墙组装后出现内涨。定位焊等同于正式焊接，定位焊使用焊材与正式焊接时使用的焊材相一致，焊接电流值可比正式焊接的电流值提高10-15%，开工前应检查焊机状态是否良好，检查混合气流量表、风带是否漏气，流量表是否垂直，电缆、地线不允许漏铜线，零件尺寸应符合图纸要求。莫车侧墙组装预制160mm反变形，是将工件向与焊接变形相反的方向进行人为的变形，这种方法称为反变形法。反变形法是生产中常用的方法，通常适用于控制焊件的角变形和弯曲变形，如反变形量留的适当，可以基本抵消这两种变形。零部件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可避免的现象。因此，对于一些焊件截面厚大，焊接节点复杂，拘束度大，钢材强度级别高，使用条件恶劣的重要部件要注意焊接应力的控制。控制应力的目标是降低其峰值使其均匀分布，其控制措施有以下几种：

（1）减小焊缝尺寸：焊接内应力由局部加热循环而引起，为此，在满足设计要求的条件下，不应加大焊缝尺寸和层高，要转变焊缝越大越安全的观念。

（2）减小焊接拘束度：拘束度越大，焊接应力越大，首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接，尽可能不用刚性固定的方法控制变形，以免增大焊接拘束度。

（3）采取合理的焊接顺序：在焊缝较多的组装条件下，应根据焊件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝的原则。

（4）降低焊件刚度，创造自由收缩的条件。

（5）锤击法减小焊接残余应力：在每层焊道焊完后立即用圆头敲渣小锤或电动锤击工具均匀敲击焊缝金属，使其产生塑性延伸变形，并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。但根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击，以免出现熔合线和近缝区的硬化或裂纹。高强度低合金钢，如屈服强度级别大于345MPa时，也不宜用锤击法消除焊接残余应力。

综上所述，在实际生产过程中，一定要了解焊接工艺，采用合理的焊接方法和控制措施，以便减少和消除焊后残余应力和残余变形。在实践中不断总结、积累焊接经验，综合分析考虑的各种因素，可以保证产品的焊接质量。

2自动焊小车焊接

莫车侧墙焊接时侧板与上侧梁、侧横带之间的长直焊缝采用自动焊小车在压紧状态下进行焊接，提高焊缝成型质量，减少焊接变形。操作者应具有相应的焊接操作证书，持证上岗并具备岗位操作能力。

焊接时应严格执行焊接规范，控制焊角大小，焊接材料使用TH550-NQ-Ⅱ，焊丝直径为1.2mm时，焊接电流190-280安培，焊接电压22-30伏特；焊接材料使用ER308LSi-G，焊丝直径为1.2mm时，焊接电流210-240安培，焊接电压21-26伏特。若使用碱性焊条进行焊接，生产现场需使用焊条保温桶保温，随取随用，焊条保温桶在盛装焊条前，须提前接通电源30分钟以上，以驱除筒内的潮气，焊接时焊条保温桶要始终接电，以保证保温温度的恒定。不锈钢焊接前应采用防护板对不锈钢表面进行防护，焊接前利用不锈钢板精调焊接规范，调试好之后再进行车体焊缝焊接，不得在工件上调试规范。焊接时不得在焊缝边缘涂刷防飞溅剂。相交焊缝应避免在焊缝交接处起弧和收弧，交接处不能停止焊接。焊缝接头须圆滑过渡，无明显突起，焊缝拐角处须填满，质量不良焊缝应进行修磨处理。焊接材料在储存和使用过程中应避免油、锈等污物；焊接前需打磨掉板材表面距焊缝20mm范围内的预涂底漆，，并对定位焊缝的飞溅、焊烟和熔渣等进行必要的清理。外露单焊道的定位焊缝在正式焊接前可进行必要的打磨处理，以消除定位焊缝缺陷和避免焊缝局部出现较大的凸起，每一条焊缝的起、收弧处应填满，不允许出现弧坑、裂纹等缺陷，禁止在焊接区域外引弧及调试焊接规范，避免电弧擦伤钢材表面。为了防止焊缝端头形成缺口和明显缺陷，以降低焊缝端头的应力集中，对外露部分能够进行封头焊操作的，应进行封头焊接。

结束语

本次通过对莫车侧墙组装采取组对反变形和自动焊小车焊接很好的控制了侧墙焊接变形，通过理论计算和实践经验确定反变形量，长直焊缝在端部进行封头，整体自动焊小车完成焊接任务，焊前对焊接区域进行处理并在焊接规范下操作。从莫车侧墙组装焊接反馈效果看此焊接控制方法可行，具有广泛的实用价值，同时通过实验加深了对焊接变形控制的认识。

参考文献：

[1]刘玉君，李艳君.造船技术[M].2006.

[2]GB/T5600.铁道货车通用技术条件.

[3]GB/T19804.焊接结构的一般尺寸公差和形位公差.

[4]百度网.焊接工艺参数.

[5]百度网.焊接工艺规范.

[6]邓文英.金属工艺学（第四版），2006.

[7]陶治.材料成形技术基础，2002.

[8]田金柱.压力管道施工焊接质量控制，2006.