CN109202214B - 跨座式单轨道岔梁及其焊接方法和腹板 - Google Patents

跨座式单轨道岔梁及其焊接方法和腹板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨座式单轨道岔梁及其焊接方法和腹板，所述跨座式单轨道岔包括：左行走板、右行走板、底板、左腹板以及右腹板。左行走板与右行走板左右间隔布置；底板设在左行走板和右行走板的下方；左腹板的上端与左行走板相连且下端与底板相连；右腹板的上端与左行走板相连且下端与底板相连，其中，左腹板和右腹板中至少一个腹板的端沿的内侧设有第一焊接坡口且外侧设有第二焊接坡口，第一焊接坡口的深度小于第二焊接坡口的深度。根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁，腹板采用了非对称的坡口方案设计，在保证焊接强度的同时，降低焊接操作难度，减小由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，可以有效提高焊接质量以及生产效率。

Description

跨座式单轨道岔梁及其焊接方法和腹板
技术领域
本发明涉及有轨列车技术领域，特别涉及一种跨座式单轨道岔梁、该跨座式单轨道岔梁的焊接方法以及用于跨座式单轨道岔梁的腹板。
背景技术
跨座式单轨道岔是一种特殊结构的道岔，采用电力驱动，实现道岔梁整体转移，从而与轨道梁对位而形成岔道，以完成车辆行驶线路的转线需要。道岔梁是道岔系统主要承载部件之一，通常采用箱型结构，主框架焊缝形式为T型接头，设计要求全熔透。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有跨座式单轨道岔梁，可以实现较高强度的焊接。
根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁，包括：左行走板、右行走板、底板、左腹板以及右腹板。所述左行走板与所述右行走板左右间隔布置；所述底板设在所述左行走板和右行走板的下方；所述左腹板的上端与所述左行走板相连且下端与所述底板相连；所述右腹板的上端与所述左行走板相连且下端与所述底板相连，其中，所述左腹板和所述右腹板中至少一个腹板的端沿的内侧设有第一焊接坡口且外侧设有第二焊接坡口，所述第一焊接坡口的深度小于所述第二焊接坡口的深度。
根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁，本发明的腹板采用了非对称的坡口方案设计，在保证焊接强度的同时，降低焊接操作难度，减小由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，可以有效提高焊接质量以及生产效率。
另外，根据本发明上述实施例的跨座式单轨道岔梁，还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述第一焊接坡口的深度不大于所述腹板厚度的三分之一，所述第二焊接坡口不大于所述腹板厚度的三分之二。
在本发明的一个实施例中，所述第一焊接坡口的深度与所述第二焊接坡口的深度之和小于所述腹板的厚度。
在本发明的一个实施例中，所述第一焊接坡口的深度在3毫米到5毫米的范围内，所述第二焊接坡口的深度在8毫米到10毫米的范围内，所述腹板的钝边尺寸在0到2毫米的范围内。
在本发明的一个实施例中，所述第一焊接坡口的坡口面角度和所述第二焊接坡口的坡口面角度均在40°到60°的范围内。
本发明还提出了一种跨座式单轨道岔梁的焊接方法，所述跨座式单轨道岔为根据前述的跨座式单轨道岔，所述焊接方法包括：先焊接腹板上的第一焊接坡口然后焊接腹板上的第二焊接坡口。
根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁的焊接方法，由于该焊接方法采用了前述的跨座式单轨道岔，腹板采用了非对称的坡口方案设计，在保证焊接强度的同时，降低焊接操作难度，减小由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，可以有效提高焊接质量以及生产效率。
在本发明的一个实施例中，焊接所述第一焊接坡口时的电流小于焊接所述第二焊接坡口时的电流，焊接所述第一焊接坡口时的电压小于焊接所述第二焊接坡口时的电压，焊接所述第一焊接坡口时的焊接速度小于焊接所述第二焊接坡口时的焊接速度。
在本发明的一个实施例中，焊接所述第一焊接坡口时的电流在170A到200A的范围内、电压在24V到26V的范围内、焊接速度在16cm/min到19cm/min的范围内，焊接所述第二焊接坡口时的电流在200A到250A的范围内、电压在25V到27V的范围内、焊接速度在18cm/min到22cm/min的范围内。
在本发明的一个实施例中，所述第一焊接坡口采用单道焊接，所述第二焊接坡口采用多道焊接。
在本发明的一个实施例中，焊接过程中采用流量在15L/min到20L/min范围内的混合气保护。
本发明还提出了一种用于跨座式单轨道岔梁的腹板，所述腹板端沿的一侧具有第一焊接坡口且另一侧具有第二焊接坡口，所述第一焊接坡口的深度小于所述第二焊接坡口的深度，且第一焊接坡口的深度与所述第二焊接坡口的深度的总和与所述腹板厚度的差值在0毫米到2毫米的范围内。
附图说明
图1是本发明一个实施例的跨座式单轨道岔梁的剖视图。
图2是图1中圈A示出区域的焊接示意图。
图3是本发明一个实施例的腹板的局部示意图。
附图标记：跨座式单轨道岔梁1，左行走板11，右行走板12，底板13，左腹板14，右腹板15，第一焊接坡口101，第二焊接坡口102，钝边103，第一焊接坡口的深度H1，第二焊接坡口的深度H2，腹板厚度H，钝边尺寸L，第一焊接坡口的坡口面角度A1，第二焊接坡口的坡口面角度A2。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
跨座式单轨道岔梁是一种特殊结构的道岔梁，采用电力驱动，实现道岔梁梁整体转移，从而与轨道梁对位而形成岔道，以完成车辆行驶线路的转线需要。道岔梁梁是道岔梁系统主要承载部件之一，通常采用箱型结构，主框架焊缝形式为T型接头，设计要求全熔透。为确保主结构腹板焊缝焊接达到设计全熔透要求，其焊缝坡口形式设计及焊接工艺彰显重要。
对于T形接头的焊接方式，本发明的设计人提出了多种焊接方案，例如：①不开坡口②单边坡口、③双边对称坡口。
其中第①种接头形式，焊接操作简单，但对于跨座式单轨道岔梁梁主结构显然不适用，因其属重要承载焊缝且为厚板焊接，不管是从单面还是双面焊接都无法熔透，满足不了设计强度要求，固不能采用。
第②种接头形式，仅从单侧施焊，操作方便，此外设计上可实现熔透焊接。但此种接头形式，对实际生产中组装及焊接工艺要求较高，若存在装配间隙不均匀、焊接参数选取不合适、焊工技能水平不足等原因，都容易形成根部烧穿、未焊透、未熔合等焊接缺陷。因此若用于道岔梁梁主结构焊接，必然会给产品质量带来较大风险隐患。
第③种接头形式，可以实现焊缝熔透焊接，但存在以下不足：第一，道岔梁梁内部设有加强横隔板，因此内侧施焊操作空间相对较狭小，焊接操作难度较高；第二，目前道岔梁梁腹板厚度通常在12-16mm，双侧对称坡口设计，会导致腹板内侧焊接填充量大，焊接道次较多，因此生产效率会降低且形成焊接不良缺陷风险高。
可以看出，由于跨座式单轨道岔梁本身结构的原因，上述的这些焊接方案在应用到跨座式单轨道岔梁中的焊接时，或多或少地存在一些问题，难以满足跨座式单轨道岔梁的焊接。
为了解决跨座式单轨道岔梁的焊接问题，本发明提供了一种新的焊接结构。
下面参照附图描述本发明实施例的跨座式单轨道岔梁1。
结合图1和图2，根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁1，包括：左行走板11、右行走板12、底板13、左腹板14以及右腹板15。
具体而言，左行走板11与右行走板12左右间隔布置。底板13设在左行走板11和右行走板12的下方。左腹板14的上端与左行走板11相连，且左腹板14的下端与底板13相连。右腹板15的上端与左行走板11相连，且右腹板15的下端与底板13相连。
左腹板14和右腹板15中至少一个腹板的端沿的内侧设有第一焊接坡口101且外侧设有第二焊接坡口102，其中的腹板为左腹板14和/或右腹板15，而端沿为上端沿和/或下端沿。具体而言，包括如下技术方案及其结合中的至少一种：
左腹板14的上端沿的内侧设有第一焊接坡口101，左腹板14的上端沿的外侧设有第二焊接坡口102；
左腹板14的下端沿的内侧设有第一焊接坡口101，左腹板14的下端沿的外侧设有第二焊接坡口102；
右腹板15的上端沿的内侧设有第一焊接坡口101，右腹板15的上端沿的外侧设有第二焊接坡口102；
右腹板15的下端沿的内侧设有第一焊接坡口101，右腹板15的下端沿的外侧设有第二焊接坡口102。
另外，所述的内侧和外侧是相对而言的，左腹板14和右腹板15之间为内，具体而言，左腹板14上面向右腹板15的一侧为左腹板14的内侧；左腹板14上背离右腹板15的一侧为左腹板14的外；右腹板15上面向左腹板14的一侧为左腹板14的内侧；右腹板15上背离左腹板14的一侧为左腹板14的外。换言之，左腹板14的右侧为内、左侧为外，右腹板15的左侧为内、右侧为外。
其中，第一焊接坡口101的深度H1小于第二焊接坡口102的深度H2。
根据本发明实施例的跨座式单轨道岔梁1，在腹板的端沿设置了深度不一样的第一焊接坡口101和第二焊接坡口102，而且位于内侧的第一焊接坡口101的深度H1小于位于外侧的第二焊接坡口102的深度H2。本发明的腹板采用了非对称的坡口方案设计，在保证焊接强度的同时，降低焊接操作难度，减小由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，可以有效提高焊接质量以及生产效率。
结合图1至图3，在本发明的一个实施例中，第一焊接坡口101的深度H1不大于腹板厚度H的三分之一，第二焊接坡口102不大于腹板厚度的三分之二。可以有效地降低内侧焊接的难度，从而简化整个腹板的焊接工艺，而且还保证了腹板焊接的结构强度。
另外，本发明只需要将第一焊接坡度的深度H1设置成小于第二焊接坡度H2即可，这些限定指示本发明的一些优选的金属方案，例如，也同样可以将第一焊接坡口101的深度H1设置成腹板厚度的五分之二，将第二焊接坡口102的深度H2设置成腹板厚度的五分之四。
进一步地，如图3，在本发明的一个实施例中，第一焊接坡口101的深度H1与第二焊接坡口102的深度H2之和小于腹板的厚度H。也就是说，腹板的端沿具有钝边103，以进一步地提高焊接的连接强度。
当然，腹板的端沿也可以不设置钝边103，同样可以实现腹板的稳定焊接。
优选地，第一焊接坡口101的深度H1在3毫米到5毫米的范围内，第二焊接坡口102的深度H2在8毫米到10毫米的范围内，腹板的钝边103尺寸L在0到2毫米的范围内。
如图3，在本发明的一个实施例中，第一焊接坡口101的坡口面角度A1和第二焊接坡口102的坡口面角度A2均在40°到60°的范围内。可以实现腹板有效地焊接，提高整个跨座式单轨道岔梁1的结构强度。
下面参照附图描述本发明一个具体实施例的跨座式单轨道岔梁1。
如图3，腹板采用双侧非对称坡口设计，坡口面角度在40°到60°的范围内，内侧坡口(即第一焊接坡口101)深度在3毫米到5毫米的范围内，外侧坡口(即第二焊接坡口102)深度在8毫米到10毫米的范围内，钝边103的尺寸在0到1毫米的范围内。
此种方案设计，相比前述的三种T型焊接接头形式，具有如下技术优势：
1)相比第①种接头形式，可实现熔透焊接，保证满足设计强度要求；
2)相比第②种接头形式，将单面焊接变成双面焊，可从外侧进行清根处理，因此焊接操作较简单，不仅对装配间隙控制、焊接参数选取、焊工技能等因素的要求都显著降低，而且其焊接变形也相比较小，焊缝根部出现缺陷几率也降低。另外通过坡口截面面积计算，其焊接需要填充的焊丝量也显著减小。
例如，在腹板厚度12毫米、坡口面角度45°、钝边1030的技术条件下；单侧坡口截面面积
Figure BDA0001338807090000051
而双侧非对称坡口截面面积
Figure BDA0001338807090000052
显然S1远大于S2，固采用双侧非对称坡口方案设计可显著降低焊接成本。
3)相比第③种接头形式，本发明采用非对称坡口方案设计，可显著减少内侧施焊道次数量，降低焊接操作难度，减少由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，因此可有效提高焊接质量及生产效率。另外通过坡口截面面积计算，两种方案设计其焊接填充量相差无几。
仍以腹板厚度12、坡口面角度45°、钝边1030为例，双侧对称坡口截面面积
Figure BDA0001338807090000053
Figure BDA0001338807090000054
S2仅略大于S3，因此二者焊接成本相当，可忽略不计。
本发明设计的新型T型非对称坡口接头形式可替代现有的常见T型接头形式，特别适用于可双侧施焊的开放或半开放式有全熔透要求的重要箱型结构焊缝，如现有U型跨座式平移道岔梁梁主结构腹板焊接。
本发明创新性的改变了常见T型接头焊缝坡口形式设计，兼顾结合工艺制作特点及焊缝焊接质量考虑，提出了一种新型T型接头非对称坡口方案设计。该种方案设计特别适合于开放或半开放式箱型结构全熔透焊缝接头坡口设计，可有效降低焊接操作难度，减少焊接缺陷出现概率，可靠保证焊接质量及提高生产效率。相比T型接头的不开坡口、单面开坡口及对称开坡口设计，针对特殊的开放或半开放式箱型钢结构梁，该方案设计具有独特优势，因此相信在未来跨座式单轨交通制造中肯定有它特有的应用前景。
另外，本发明还提出了一种跨座式单轨道岔梁1的焊接方法，跨座式单轨道岔梁1为根据前述的跨座式单轨道岔梁1，焊接方法包括：先焊接腹板上的第一焊接坡口101，然后焊接腹板上的第二焊接坡口102。
由于该焊接方法采用了前述的跨座式单轨道岔梁1，腹板采用了非对称的坡口方案设计，在保证焊接强度的同时，降低焊接操作难度，减小由于焊接操作空间受限而导致焊接缺陷出现几率，可以有效提高焊接质量以及生产效率。
在本发明的一个实施例中，由于内侧的坡口深度较小，焊接方便且焊接质量高，焊接第一焊接坡口101时的电流小于焊接第二焊接坡口102时的电流，焊接第一焊接坡口101时的电压小于焊接第二焊接坡口102时的电压，焊接第一焊接坡口101时的焊接速度小于焊接第二焊接坡口102时的焊接速度。
另外，焊接第一焊接坡口101时的电流在170A到200A的范围内、电压在24V到26V的范围内、焊接速度在16cm/min到19cm/min的范围内，焊接第二焊接坡口102时的电流在200A到250A的范围内、电压在25V到27V的范围内、焊接速度在18cm/min到22cm/min的范围内。
优选地，第一焊接坡口101采用单道焊接，第二焊接坡口102采用多道焊接。
在本发明的一个实施例中，焊接过程中采用流量在15L/min到20L/min范围内的混合气保护。
下面具体描述一个具体示例的焊接工艺：
a、腹板装配定位后，先焊接内侧小坡口焊缝，后焊接外侧大坡口焊缝；
b、焊接方法采用手工熔化极活性气体保护电弧焊(Metal Active Gas ArcWelding，即MAG焊)，腹板内侧焊接电流170A-200A、电压24V-26V、速度16cm/min-19cm/min、单道焊接，腹板外侧焊接电流200A-250A、电压25V-27V、速度18cm/min-22cm/min、多道焊接；
c、腹板外侧施焊前，须进行彻底清根，以保证根部焊接质量；
d、焊接过程中采用80％Ar+20％CO2混合气保护，气体流量15-20L/min。
另外，本发明还提出了一种用于跨座式单轨道岔梁1的腹板，腹板端沿的一侧具有第一焊接坡口101且另一侧具有第二焊接坡口102，第一焊接坡口101的深度H1小于第二焊接坡口102的深度H2，且第一焊接坡口101的深度H1与第二焊接坡口102的深度H2的总和与腹板厚度的差值在0毫米到2毫米的范围内。
这种腹板可以应用于前述的跨座式单轨道岔梁1中，便于提高跨座式单轨道岔梁1的结构强度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种跨座式单轨道岔梁，其特征在于，包括：
左行走板和右行走板，所述左行走板与所述右行走板左右间隔布置；
底板，所述底板设在所述左行走板和右行走板的下方；
左腹板，所述左腹板的上端与所述左行走板相连且下端与所述底板相连；
右腹板，所述右腹板的上端与所述左行走板相连且下端与所述底板相连，
其中，所述左腹板和所述右腹板中至少一个腹板的端沿的内侧设有第一焊接坡口且外侧设有第二焊接坡口，所述第一焊接坡口的深度小于所述第二焊接坡口的深度，焊接所述第一焊接坡口时的电流小于焊接所述第二焊接坡口时的电流，焊接所述第一焊接坡口时的电压小于焊接所述第二焊接坡口时的电压，焊接所述第一焊接坡口时的焊接速度小于焊接所述第二焊接坡口时的焊接速度。
2.根据权利要求1所述的跨座式单轨道岔梁，其特征在于，所述第一焊接坡口的深度不大于所述腹板厚度的三分之一，所述第二焊接坡口不大于所述腹板厚度的三分之二。
3.根据权利要求1所述的跨座式单轨道岔梁，其特征在于，所述第一焊接坡口的深度与所述第二焊接坡口的深度之和小于所述腹板的厚度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的跨座式单轨道岔梁，其特征在于，所述第一焊接坡口的深度在3毫米到5毫米的范围内，所述第二焊接坡口的深度在8毫米到10毫米的范围内，所述腹板的钝边尺寸在0到2毫米的范围内。
5.根据权利要求1所述的跨座式单轨道岔梁，其特征在于，所述第一焊接坡口的坡口面角度和所述第二焊接坡口的坡口面角度均在40°到60°的范围内。
6.一种跨座式单轨道岔梁的焊接方法，其特征在于，所述跨座式单轨道岔梁为根据权利要求1-5中任一项所述的跨座式单轨道岔梁，所述焊接方法包括：先焊接腹板上的第一焊接坡口然后焊接腹板上的第二焊接坡口。
7.根据权利要求6所述的跨座式单轨道岔梁的焊接方法，其特征在于，焊接所述第一焊接坡口时的电流在170A到200A的范围内、电压在24V到26V的范围内、焊接速度在16cm/min到19cm/min的范围内，焊接所述第二焊接坡口时的电流在200A到250A的范围内、电压在25V到27V的范围内、焊接速度在18cm/min到22cm/min的范围内。
8.根据权利要求6所述的跨座式单轨道岔梁的焊接方法，其特征在于，所述第一焊接坡口采用单道焊接，所述第二焊接坡口采用多道焊接。
9.根据权利要求6所述的跨座式单轨道岔梁的焊接方法，其特征在于，焊接过程中采用流量在15L/min到20L/min范围内的混合气保护。
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