车架钢结构组装和焊接变形控制思考

梁盛德 于姣 乔岩

摘要：在机车生产行业，行车安全是设计工作首选，因为车架钢构件是最主要的机车承载零部件，但同时由于车架结构在生产环节中无法防止变形问题发生，主要原因就是由于车架由不同结构的结构零部件连接而来，当车架钢构件安装和焊接后会发生个别位移或整体变形。若是在车架组装与焊接环节不及时落实针对性措施，会导致尺寸出现误差和强度受损等问题，对后续环节焊接与装配工作会起到不良影响，无法确保生产方案顺利推进，严重时会导致与验收标准不相符而成为残次品。基于此，通过落实科学有效的纠正措施，对车架组装与焊接变形开展积极控制，深化加强并确保车架总体质量，在加强车架质量方面具有积极影响。

关键词：车架钢结构;组装;焊接变形;有效控制

引言：

车架结构主要是有牵引柱、安装座、侧柱、封板、大梁和加强柱等基本结构，但不同车型的车架钢结构型式具有一定区别。变形会导致很多不良后果，在车架钢结构制造中有必要落实工艺准备，充分防止变形或限制变形率，防止发生超标问题。在车架钢结构现实生产中国，主要有三点变形控制措施。

1控制组装过程变形车架钢结构的组装流程

1.1反变形法

在车架组装中骨架组装是环节基础，在组装之前需要明确各零件符合工艺标准。车架插骨架组装时要分析焊接后收缩等多项因素，基于焊缝受温度影响会产生变化，在冷却后又会使焊接收缩，从而导致组件在焊接后产生长度改变，从而超过组件验收规范，无法达到标准安装条件。因此为避免焊接后产生收缩变化，在装配时必须采取反变形措施，以填补焊接变形量。此种方式主要在生产期间提前制造变形，而控制此变形量一般等于与焊接后变形方向相反变形量。由于车架骨架安装时要满足安装工艺尺寸，此环节极易发生错边问题，尤其是在牵引梁与边梁衔接部位。因此为避免在安装时发生误边情况，所有部件独立公差都必须立足整机设计进行考虑，上下公差范围也尽量一致[1]。车架通常都会有相应的上挠度条件，在安装车架前要经过严密检查，组装时防止下挠度问题产生。封板与强化梁等装配要根据结构确定安装顺序，特殊情况下还要思考在个别封板和强化梁等安装环节中进行安装。组装封板时要立足整体考虑焊缝要求，规范焊缝位置，在封板组装时要留出合理的间隔，并且防止日常对接部位发生错边问题。

1.2工装固定法

车架拥有多种安装座，且形式存在差异性，为确保质量，安装座在组装时通过工装可以切实防止尺寸出现误差。

1.3刚性固定约束法

在进行车架安装环节中，要根据车架不同构造形式采取相应的防护策略，来制约变形。刚性固定约束法，实质上是将焊结构在硬质夹层或刚性胎具上进行紧固，不过此方法也会产生待焊钢结构的部件角变化以及扭曲变形等问题获得切实控制。

2控制焊接过程变形

焊接环节控制主要可以通过科学焊接方式与焊接参数规范、选择科学焊接顺序和使用双侧加热、随焊跟踪激冷以及随焊碾压等手段，以此实现残余应力充分缩小和焊接变形深度降低。随焊双侧加热方法可以发挥控制焊接残余应力与变形的积极作用，能使横向应变、最大剪切应变和纵向应变均匀分布，变化温和;随焊激冷方法可以明显减少残余应力以及降低焊接变形;随焊碾压方法没有得到普及应用，其优势在于加强焊接变形等环节效果相对可观，然而问题在于设备繁琐、操作难度大、科学焊接顺序能切实减轻焊接残余应力与变形量，能够优化残余应力分布，可以在多道焊接时强烈控制变形，以充分控制变形[2]。

在車架结构焊接工艺选择与焊接参数布置时，主要立足以下五点进行落实：第一，焊时尽可能选用较小热输入，采用跳焊和分段焊方式进行连接，相关焊缝具备多层焊接和超临界流二氧化碳气体保护焊接条件等。第二，焊接顺序与分段焊科学选择，便于焊构件受热均匀。焊接顺序要按照由内到外、从中央至两头、从前至后的原则进行对称焊缝，确保冷热平衡。第三，面对不同焊接材质，通常按照提前预热、焊接后回火的原则，从而消除焊接应力。第四，在焊接时，主要关注焊接电流取下限值的控制，切实减小热输入值。第五，进行焊接时还需要分析焊接材质、焊接部位、焊接工艺、板厚度以及焊缝类型等问题，借助科学的工艺推动焊接质量。

3焊后实施矫正控制变形

当在进行与焊接组件连接时，对已经产生的残余变形必须采取纠正措施来减少或者缓解。加温矫治和机械矫治是焊后矫治的两种有效措施。加温矫治主要通过全面加温和局部升温来进行矫治。

整体热矫正主要是通过对焊构件整体进行加热，温度升至锻造温度之上，然后进行矫正。此方式优势在于能对形状出现严重偏差的构建实施切实消除，不利因素在于此方式在整体加热后，会出现构件冶金方面出现副作用，也由此该方法在普及应用上还存在一定局限性。

局部加热矫正是指利用明火对焊接件局部进行加温，对焊构件表面进行高温预热，使局部材料高温膨胀，但是构件本身仍受硬性束缚，在局部产生热挤压塑性变形，在温度下降后材料自然收缩，能与焊接后的热拉伸变形能量互相抵消，进行矫正[3]。火焰加热技术在具体的制造环节中使用得比较广泛，一般采用气焊焊炬，设备简单常见方便购买，操作方法也比较易学，灵活便捷。在上述方法之外，还可以使用锤击方法、静力加压钢筋矫直方式和焊缝静压方式等来有效地矫正变形问题。

结语：

综上所述，在车架钢结构制造过程中，势必会出现焊缝和安装变形问题，因此如何抑制变形是工厂工作人员必须集中思考的问题，要求在制造时有力把控各个环节，有效控制各环节变形量，若是超出尺寸验收标准，将要及时加以矫正，在科学经济范围内，确保车架质量，保证使用性能以及强度稳定、安全。

参考文献：

[1]陈诚.汽车4S店钢结构节点的质量控制研究[J].四川建材，2021，47（03）：66-67.

[2]卢现阳.钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术研究[J].中国高新科技，2020（22）：40-41.

[3]蒋光军.浅析钢结构焊接变形与残余应力控制方法[J].四川建筑，2020，40（04）：256-257.