CN112676677A - 跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，包括如下：(1)锻件加工；(2)将折弯板材和加工后的锻件通过压紧装置固定在焊接工装上，焊接工装带有焊接反变形设计，锻件和折弯板材与水平面之间均有5°的夹角；(3)焊接时将折弯板材和锻件之间的焊缝设为对接焊缝；每条对接焊缝采用先平焊位置焊接、后立焊位置焊接、再平焊位置焊接的方式完成，每条对接焊缝需连续完成焊接，焊接中不能停弧；(4)焊接完成并完全冷却后，取出所述底板预组件，检查焊缝即可，不需要焊后调型。采用本发明的对接接头的底板预组件产品对于焊缝强度、焊接质量、生产效率以及成本方面有积极促进作用。

Description

跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法
技术领域
本发明涉及一种跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，主要用于跨坐式单轨车转向架关键部件的焊接生产及质量控制。
背景技术
跨坐式单轨车构架底板预组件属于跨坐式单轨车转向架基准部件，即单轨车转向架其他零部件都要以底板预组件为基准进行组装，除焊接质量要求严格外装配精度及焊后尺寸控制要求也极为严格。故针对焊接、尺寸要求对跨坐式单轨车构架底板预组件的生产制造制定了严格的工艺实施要求。
关于跨坐式单轨车构架底板预组件的生产制造工艺，现有技术为折弯板材(图1)与锻件(图2)采取搭接焊接(图3)工艺，焊后对底板预组件进行整体机加工。该现有技术搭接工艺的优点是：简化材料制备工序(板材件经下料、折弯后就可组装焊接)；可降低组装难度，只要保证焊缝位置满足焊接工艺要求即可，对各部件组装后尺寸要求不高；整体加工可确保产品尺寸精度。但是，该现有技术搭接工艺的缺点是：由于需要整体加工导致加工成本较高，而且搭接的焊接接头型式不利于承载切变应力，导致产品承载能力降低。
发明内容
本发明的目的是提出一种跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，将从工艺上解决现有技术工艺的加工成本过高、焊缝承载能力过低的缺点，以改善焊缝强度、提升焊接质量、提高生产效率以及降低生产成本4个方面为出发点对现有技术进行改善、解决。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，包括如下：
(1)锻件加工；
(2)将折弯板材和加工后的锻件通过压紧装置固定在焊接工装上，焊接工装带有焊接反变形设计，锻件和折弯板材与水平面之间均有夹角；
(3)焊接时将折弯板材和锻件之间的焊缝设为对接焊缝；每条对接焊缝采用先平焊位置焊接、后立焊位置焊接、再平焊位置焊接的方式完成，每条对接焊缝需连续完成焊接，焊接中不能停弧；
(4)焊接完成并完全冷却后，取出所述底板预组件，检查焊缝即可，不需要焊后调型。
进一步地，四个折弯板材和锻件之间的焊接区域的焊接的顺序：按照所述底板预组件的对角线处的焊接区域完成焊接。
进一步地，所述焊接采用熔化极活性气体保护焊，即MAG焊，焊接时在工装上加装有引熄弧板。
进一步地，所述平焊位置焊接：折弯板材的平面位置与锻件之间进行平焊位置焊接；所述立焊位置焊接：折弯板材的折弯位置与锻件之间进行立焊位置焊接。
进一步地，所述立焊位置焊接使用焊机的收弧电流进行焊接。
进一步地，所述焊接的层间温度不超过150℃。
进一步地，所述检查焊缝：焊后需要对4条焊缝进行100％射线探伤以及100％磁粉探伤。
进一步地，所述锻件和折弯板材与水平面之间均有5°的夹角。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、焊缝强度方面：对接焊缝的强度比母材强度高，而搭接接头焊缝强度只能达到母材强度的76％，故采用对接接头型式焊缝在承载能力上优于搭接接头型式的焊缝。同时对接焊缝在抗剪切力、抗扭转等方面也要优于搭接接头焊缝，故对接焊缝更加安全可靠，车辆运营稳定性和安全性更高；
2、焊接质量及焊缝检测方面：对接接头检测手段更多也更准确，可使用射线探伤检查焊缝内部缺陷，能够有效判定焊接质量是否符合要求。而搭接接头无法实现内部焊缝探伤的准确判定。通过准确、有效的检测可将焊接缺陷对车辆运营安全的影响降到最低；
3、焊后调型方面：对接接头对于焊接变形控制优于搭接接头，对接接头可通过焊接反变形来实现焊后不调型工艺。搭接接头为了保证焊接质量必须控制两个部件之间的间隙小于1mm，故不能实现预制反变形焊接的工艺方案。从不调型方面看生产效率也要比搭接接头高(通过对比，生产效率提升34％)。同时不调型对材料影响更小，保留了原始材料的塑韧性，对转向架部件抗疲劳有利；
4、加工费用方面：锻件单件加工比焊后整体加工费用低5倍。对于成本控制更加有利且产品质量未降低。
综上所述，采用本发明的对接接头的底板预组件产品对于焊缝强度、焊接质量、生产效率以及成本方面有积极促进作用。
附图说明
图1是折弯板材，由整板激光切割后折弯成型：(a)俯视图；(b)截图面；
图2是锻件：(a)仰视图；(b)侧视图；
图3是搭接焊缝示意图：(a)预组件俯视图；(b)焊缝放大图；
图4是对接型式接头示意图：(a)预组件俯视图；(b)焊缝放大图；
图5是焊接位置区域示意图：(a)预组件俯视图；(b)焊缝截面图；
图6是组装示意图；
图7是焊接反变形示意图；
图8是引熄弧板加装示意图；
图9是装件面内焊接次序示意图；
其中，1、折弯板材；2、锻件；3、搭接焊缝；4、对接焊缝；4a、平焊焊接区域，4b、立焊焊接区域，5、工装压紧装置；6、引熄弧板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
本实施例的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，从焊接方面和材料加工方面进行描述，具体内容如下：
①更改焊接接头型式，将焊接接头由搭接接头型式改为对接型式接头(如图4所示)。对接焊缝4就是两个工件以水平相对的位置进行焊接(如图4b)，通过对工件加工坡口，焊缝深度可与母材厚度相同，可以将两个工件无缝连接起来。
焊接每条焊缝时必须连续完成焊接，焊接中不允许停弧。采用先平焊焊接区域4a焊接、后转立焊焊接区域4b焊接、最后再转成平焊焊接区域4a焊接进行焊接的方式完成焊接作业，部件具体焊接位置区域见图5。
焊接时首先将四件锻件2放置在焊接工装(该工装根据底板预组件的变化进行了相应的改进，由搭接组装模式改变成满足对接组装模式，其他并没有改进)的四个角上，而后将折弯板材1安装(见图6)。上述全部部件组装结束后使用工装压紧装置5将各个部件压紧，压紧后由于焊接工装带有焊接反变形的设计(根据焊接变形量实验，确定了焊接反变形量，此反变形设计就是能够使工件在焊接完成后两个部件水平，减小后期调型。焊接反变形就是为了抵消焊接变形而设计的)，锻件2、折弯板材1会与水平面呈5°夹角(见图7)，用于焊接收缩变形。熔化极活性气体保护焊(MAG焊)段焊，段焊位置在工装端部的引熄弧板6上(见图8)。
焊接时首先完成装件面内的所有焊缝，焊接次序见图9的字母顺序进行对角跳焊(为了控制部件整体的对角差，必须要对角线的方式进行焊接)。
平焊焊接区域4a转为立焊焊接区域4b后需使用焊机的收弧电流进行焊接，方可实现整条焊缝连续不间断的焊接，故焊接前需要使用焊接试板调节焊接收弧电流，以便焊接时能够快速、准确使用收弧电流。焊接参数严格按照焊接工艺规程执行。并注意焊接层间温度不超过150℃，避免过热使材料硬度过高降低产品韧性进而影响车辆运营安全。
装件面焊接完成并完全冷却后，将跨坐式单轨车构架底板预组件从工装中取出。检查焊缝焊接质量，产品尺寸。焊后需要对4条焊缝进行100％射线探伤以及100％磁粉探伤。焊接时由于有焊接反变形的存在，焊后不需要对部件进行调型，底板预组件长宽尺寸、平面度以及四个锻件相对位置关系均满足设计要求。
②材料加工，采取锻件2先加工的模式(加工方式都是现有的加工方法，在数控加工中心上进行加工)，焊后不再进行机加工。与以往焊后整体加工有所区别，该材料加工模式的选择是建立在对接接头容易控制焊接变形的基础上确定的。
下表是本实施例工艺(对接接头)和现有搭接接头工艺的对比：
Figure BDA0002840523220000041
Figure BDA0002840523220000051
以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，包括如下：
(1)锻件加工；
(2)将折弯板材和加工后的锻件通过压紧装置固定在焊接工装上，焊接工装带有焊接反变形设计，锻件和折弯板材与水平面之间均有夹角；
(3)焊接时将折弯板材和锻件之间的焊缝设为对接焊缝；每条对接焊缝采用先平焊位置焊接、后立焊位置焊接、再平焊位置焊接的方式完成，每条对接焊缝需连续完成焊接，焊接中不能停弧；
(4)焊接完成并完全冷却后，取出所述底板预组件，检查焊缝即可，不需要焊后调型。
2.如权利要求1所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，四个折弯板材和锻件之间的焊接区域的焊接的顺序：按照所述底板预组件的对角线处的焊接区域完成对角跳焊。
3.如权利要求1或2所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述焊接采用熔化极活性气体保护焊，即MAG焊，焊接时在工装上加装有引熄弧板。
4.如权利要求1或2所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述平焊位置焊接：折弯板材的平面位置与锻件之间进行平焊位置焊接；所述立焊位置焊接：折弯板材的折弯位置与锻件之间进行立焊位置焊接。
5.如权利要求4所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述立焊位置焊接使用焊机的收弧电流进行焊接。
6.如权利要求1或2所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述焊接的层间温度不超过150℃。
7.如权利要求1或2所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述检查焊缝：焊后需要对4条焊缝进行100％射线探伤以及100％磁粉探伤。
8.如权利要求1或2所述的跨坐式单轨车构架底板预组件的制备方法，其特征在于，所述锻件和折弯板材与水平面之间均有5°的夹角。
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