广州地铁六号线侧梁调修工艺研究

广州地铁六号线侧梁调修工艺研究

陶俊池 齐至亮

中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266000

摘 要：广州地铁六号线侧梁结构紧凑，存在焊缝重叠、焊接量大等工艺特点，针对侧梁焊后变形量较大造成的调修量大的问题，进行焊接变形数据的分析与探究，找到焊后变形较大的原因，确定最合适的焊接方法，从而达到降低该位置焊后调修量的目的。

关键词：导柱；焊接变形；调修量

中图分类号： 文献标识码：B

前言

随着近年来我国各大城市城轨交通的高速发展，技术水平逐渐提高，地铁的种类逐渐增多，适应各类城市特点及地形地貌，已成为我国城市交通建设的一张“金名片”。其中焊接构架的侧梁部分起着地铁走行部的关键支撑，由于侧梁整体上焊接多种部件，焊接变形大，严重影响了产品质量，成为制约生产的瓶颈要素。基于上述问题，本文拟通过对其进行工艺优化试验，从而提升广州地铁六号线侧梁制造水平。

图1 广州地铁六号线侧梁示意图

1 工艺现状

当下各类地铁焊接构架整体普遍呈“井”字型结构设置，其中侧梁为箱体结构，采用薄板焊接，其内腔设有多组筋板，由于焊接存在较大热输入，产生焊接变形，尺寸发生较大变化，显著降低结构的承载能力，需进行火焰调修。火焰调修是利用金属热胀冷缩的物理特性，使用火焰局部加热金属，热膨胀部分受到周围冷金属的制约而产生压缩塑性变形，冷却后压缩塑性变形残留下来引起局部收缩，在被加热区产生聚结应力，使金属构件变形得以矫正^[1]，过多的火焰调修会造成部件焊接变形过大，使材质及焊缝内部质量受到影响。

对侧梁各位置调修量进行统计，发现导柱位置调修量最大，同时抽取27组现车侧梁进行焊接变形方向统计，发现导柱X及Y向调修量过大，约占总变形量的85.8%，为造成侧梁调修过多的主要因素。

2 工艺验证

2.1 试验目的

模拟现车实际情况，以验证该结构不同焊接方式下焊后调修量，确定最适合当下结构的焊接方式。

2.2 试验准备

焊丝采用Φ1.2mm的耐候钢焊丝，采用MAG焊接，设备使用松下YD-500GL4型焊机，混合保护气体（80%Ar+20%CO₂）。

2.3 试验过程

方法1：调整该焊缝的焊接参数

调整该焊缝使用的焊接参数，将原先的打底大规范改为小规范（210A/20V）进行操作，提升焊接速度，由2m/s增加至4mm/s，从而降低焊接热输入，减少焊接变形。针对上述改善，小组对近期生产的5组侧梁采用同一名员工进行验证，焊后进行UT探伤。

方法2：调整导柱焊接顺序

在焊接过程中，不均匀的热输入导致焊接结构的变形，不均匀的温度场，使结构各个部分热胀冷缩不能同步，焊缝处于金属熔化、凝固过程中会产生相变、膨胀和收缩等，体积会产生较大的变化，从而引起焊接结构的变形。而对于形状、材料及焊接参数确定的构件来说，焊接顺序是控制焊接变形量的关键，因此找到合理的焊接顺序是至关重要的^[2}。

攻关前一是先焊同一侧两根导柱，焊接完成后再焊接另一侧两根导柱；二是每个导柱在TIG焊打底后，焊接顺序为从左向右周圈焊接，焊接热量都集中在与一侧，致使导柱焊接后变形过大。

现更改侧梁导柱焊接顺序，焊接参数不变，焊接人员不变，抽取5组侧梁试验，焊后进行UT探伤，按照1-4顺序进行打底，四座打完底后再按照1-4顺序进行填充及盖面。

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图2焊接示意图

侧梁导柱的焊接方式改为分段退焊，即从起点两端分段向终点进行焊接，保证同一根导柱两侧热输入尽量一致，避免导柱焊后向同一方向倾斜过大。

起点

图3调整焊接顺序

2.4 试验结果与分析

试验结果：

上述两组焊后调修量分别降低了67%、83%，随后进行UT探伤检测，检验结果表明第1组试验存在不同程度的焊接缺陷，而第2组探伤无缺陷。

表1焊后结果统计表

分析：

1. 通过使用小规范的焊接参数，虽然有效降低了焊接热输入，但是由于该焊缝为UT探伤焊缝，且导柱与侧梁间存在较小的组装间隙（约1mm左右），焊接参数小会造成热输入不足，导致焊缝无法有效熔合，出现焊接缺陷，导致返工返修再次施焊，又加大了焊接变形。

2. 通过优化导柱的焊接顺序，改为对称焊接，有效降低了该位置的焊后变形量，同时焊后UT探伤无问题，优化效果显著。

3 结论

结合上述试验结果，为减少焊后变形，需要尽可能采用对称焊接，在一定程度上抵消焊接后产生的变形。该方法已在各类地铁焊接构架进行批量应用，同时针对其他项目类似结构的焊缝操作也提供了一种参考方法。

参考文献

[1]韩晓辉，史春元．火焰调修对轨道车辆用冷轧不锈钢板力学性能的影响[J]．电焊机，2015．45(1)：98—103。

[2] 黄尊月，罗震，敖三三，董建涛.焊接顺序对某飞行器叉形结构焊接变形的影响[J].焊接学报，2016，37（8）：31-34.