WO2018188248A1 - 一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法 - Google Patents

一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法 Download PDF

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Definitions

  • the box structure is welded with a rib plate composition, and the rib plate composition is pre-assembled and welded by a plurality of the rib plates.
  • the rib protrudes outwardly from a plurality of plug connectors, and the plug connectors are respectively inserted on the upper cover, the side webs and the lower cover; the upper cover and the lower cover Relatively disposed, the two side webs are connected between the upper cover and the lower cover;
  • the transverse rib is a rib placed laterally on the upper cover
  • the longitudinal rib is the rib placed longitudinally on the upper cover
  • step S1 further includes: providing a coupler mounting assembly at an end of the upper cover;
  • the coupler mounting assembly comprises a coupler mounting plate, a mounting fixing plate and a reinforcing rib, and an end of the web extends outwardly with an extension plate, and the coupler mounting plate is angled at an end of the extension plate, and Soldering between the upper cover and the lower cover, the coupler mounting plate is respectively disposed perpendicular to the upper cover, the web and the lower cover, and the mounting fixed plate is obliquely disposed on the extension plate
  • the outer side is welded at one end to the coupler mounting plate, and the other end is welded to the extension plate; the reinforcing rib is welded symmetrically on both sides of the joint between the web and the extension plate.
  • a plurality of insertion slots are respectively disposed on the upper cover, the two sides of the web, and the lower cover, and the step S1 includes:
  • soldering gap is provided between the plug connector and the plug slot, and the solder gap does not exceed 0.5 mm.
  • step S2 includes:
  • the present invention also provides a rail vehicle comprising a beam structure as described above, the beam structure being welded by a composite welding method of a beam structure as described above.
  • FIG. 6 is a schematic structural view of a plug slot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic structural view of a rib plate with a plug connector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic structural view of a beam structure according to an embodiment of the present invention.
  • the beam structure comprises a lower cover 3, an upper cover 1, and two side webs 9 connected between the upper cover 1 and the lower cover 3, and the two side webs 9 and the upper cover 1 respectively
  • the lower cover plate 3 is vertically disposed, and the lower cover plate 3, the two side webs 9 and the upper cover plate 1 are welded to form a hollow box-shaped structure, and the box-shaped structure is welded with a rib plate, and the rib plate is composed of a plurality of The ribs are pre-assembled and welded, and the assembled ribs are formed with a plurality of plug connectors 6 extending outward for subsequent insertion work.
  • the lower cover 3 is not completely shown; the ribs are respectively assembled and assembled with the lower cover 3, the two side webs 9 and the upper cover 1
  • the joint is fixed by laser-MAG hybrid welding, and the joints of the box structure are directly welded by the outside of the box structure during welding.
  • the above MAG is the abbreviation of MIG arc welding, which is called metal active-gas welding in English.
  • the beam structure of the embodiment it is preferred to pre-assemble a plurality of ribs and fix the ribs by laser-MAG welding, and then perform the whole structure welding of the beam structure by laser-MAG composite welding;
  • a plurality of plug connectors 6 are protruded from the upper side, and the plurality of plug slots 7 are respectively disposed on the lower cover 3, the web 9 and the upper cover 1, and the plugs between the plug connectors 6 and the plug slots 7 are inserted.
  • the rib plate composition comprises the longitudinal ribs 5 and the transverse direction.
  • Welding gap welding gap not more than 0.5mm, reserved welding gap can ensure that the welding rod can be well filled in the welded joint when using laser-MAG hybrid welding, ensuring the process of single-sided welding double-sided forming.
  • the weld of the beam structure has the characteristics of narrow welding gap, deep melting and good gap adaptability.
  • the beam structure is preferably SUS301L series austenite of 4 mm to 8 mm.
  • the rust steel material replaces the weathering steel material of 5mm ⁇ 16mm, realizes the weight reduction of the beam structure at the angle of material selection, and improves the anti-corrosion performance.
  • the full penetration of the joint is realized by the advantage of laser-MAG composite welding deep-melting, which greatly reduces the The amount of deposited metal is further reduced to achieve weight reduction.
  • the welding gap preferably the welding gap limit of 0.5mm welding gap ensures the assembly feasibility, and in the laser-MAG composite welding gap adaptability range, to adapt to the gap tolerance of laser-MAG composite welding and the actual welding process The adaptability of the parameters to the gap and the consistency of the weld.
  • the end surface of the plug connector 6 is flush with the surface of the plug slot 7 to ensure that the surface of the weld bead is smooth after welding and the joint strength of the weld is reliable.
  • the beam structure of the present embodiment can be preferably used as a bolster of a rail vehicle.
  • the method includes the following steps:
  • the rib protrudes outwardly from a plurality of plug connectors, and the plug connectors are respectively inserted on the upper cover, the side webs and the lower cover; the upper cover and the lower cover Relatively disposed, the two side webs are connected between the upper cover and the lower cover;
  • the method further includes:
  • the method consists of pre-assembling the ribs, then completing the insertion of the components of the beam structure, and placing the weld to be welded on the outer surface of the box structure through the connection and the joint connection of the corner joints, for the subsequent direct Externally, the overall welding process provides the structural basis to adapt to the single-sided welding double-sided forming process of laser-MAG hybrid welding, while effectively reducing the welding length, replacing long welds with multiple sets of short welds to ensure subsequent welding strength, and finally directly Orderly welding on the outside, giving full play to the advantages of laser-MAG hybrid welding deep melting, low heat input, small welding deformation and good gap adaptability, to realize the maintenance-free manufacturing process of stainless steel beam structure; in addition, the above process is more conducive to industrial watering
  • the production operation greatly reduces the production cost, and the laser-MAG hybrid welding effectively reduces the assembly size requirements, effectively improves the quality control of the flow production and improves the production efficiency.
  • step S1 includes the following steps,
  • the plug connectors 6 on both sides of the ribs (4, 5) are respectively inserted into the insertion slots 7 of the two side webs 9 so that the two side webs 9 are perpendicular to the lower cover 3 respectively;
  • step S1 includes the following steps:
  • the end plate 8 and the mounting base 2 are respectively inserted into the two ends of the lower cover 3 according to the order from the outside to the inner.
  • the plug connector 6 at the lower end of the end plate 8 is inserted into the corresponding insertion on one end of the lower cover 3.
  • the plug connectors 6 of the upper part of all the ribs and the plug connectors 6 of the upper ends of the two end plates 8 are respectively inserted into the corresponding insertion slots 7 of the upper cover 1 so that the upper cover 1 and the upper cover 1 are
  • the lower cover 3 is disposed opposite to complete the complete assembly of the beam structure for simultaneous subsequent welding operations.
  • step S2 is a beam structure welding process, which includes:
  • step S202 according to the principle of welding long welds, welding from the center to both ends and symmetrical welding, the laser-MAG composite flip welding with the main plug and the corner joint is used, such as welding first.
  • the ribs are respectively formed as a joint between the upper cover 1, the lower cover 3 or the web 9, and then the joint between the end plate 8 and the upper cover 1, the lower cover 3 or the web 9 is welded.
  • the long weld seam between the welding web 9 and the upper cover plate 1 and the lower cover plate 3 is welded symmetrically from the center to the both ends during welding, thereby ensuring the symmetry of the strength of the beam structural member and ensuring the welding quality.
  • the welding step of the step S2 is after the step S1
  • the entire beam structure can be assembled and welded in the order of the steps, and the frame-type pipeline operation can be formed to improve the production efficiency.
  • the present embodiment provides a more complete embodiment of the beam structure welding process for further detailing the method described in the third embodiment.
  • the method described in this embodiment is based on the processing principle of the component after the component, and the manufacturing process of the beam structure is in order: pre-assembly of the rib assembly, beam structure welding, beam structure processing, seat plate welding, and seat
  • the board is processed in five steps.
  • Step (1) Pre-assembly of the rib plate assembly: the two ends of the pair of lateral ribs 4 are respectively transferred between the pair of longitudinal ribs 5 by the master, thereby pre-grouping the rectangular structure, and then performing laser processing on the corner joints - MAG composite welding; wherein a process quantity of 0.5 mm is added to the length dimension of the transverse rib 4 to complete the pre-assembly of the rib assembly.
  • Step (4) Seat plate welding: After assembling the air spring and the traction pin seat plate on the lower cover 3 and pressing, the air spring and the overlapping fillet weld between the traction pin seat plate and the lower cover 3 are implemented. Laser-MAG composite welding; after cooling, the compacting tool can be unloaded to complete the seat plate welding.
  • the end surface of the plug connector 6 is flush with the surface of the plug slot 7 to ensure that the surface of the weld bead is smooth after welding and the joint strength of the weld is reliable.
  • the upper cover plate 1 and the lower cover plate 3 are respectively welded to the two side webs 9 through a T-shaped joint, and the T-shaped joint is advantageous for eliminating stress concentration and facilitating laser-MAG welding, preferably the T-shaped joint does not leave a gap, but can also be in the abdomen
  • the plate 9 is welded with a side opening angle of 20° and a depth of 2 mm to ensure the surface of the weld bead is formed.
  • the coupler mounting plate 5' is respectively associated with the upper cover 1, the web 9 and the lower cover 3 Vertically disposed, the mounting fixing plate 8' is disposed obliquely on the outer side of the extension plate 2', and one end is welded to the coupler mounting plate 5', and the other end is welded to the extension plate 2'; the connection between the web 9 and the extension plate 2' is The two sides are symmetrically welded with reinforcing ribs 13 for further improving the connection strength between the web 9 and the extension plate 2'.
  • the lower cover 3 and the web 9 and the extension plate 2 The welding position between the joints is provided with a patch having a smooth arc in cross section to ensure reliable welding of the joint of the lower cover 3 with the web 9 and the extension plate 2'.
  • the mounting plate 5' and the mounting plate 8' may be mounted on the yoke 4 Open at least one oblong hole.
  • the beam structure of the present embodiment can be preferably used as a traction beam for a rail vehicle.
  • This embodiment proposes a beam structure composite welding method, by which the beam structure as described in the fifth embodiment can be welded and manufactured, so that the beam structure can replace the weathering steel material with a stainless steel material as a whole, thereby realizing the weight reduction of the beam structure and improving the beam structure.
  • the corrosion resistance of the beam structure and the single-sided welding double-sided forming process effect can reduce the welding deformation, solve the problem of serious residual stress, effectively improve the welding quality, and realize the maintenance-free manufacturing process of the stainless steel beam structure.
  • the step S1 further includes: providing a coupler mounting assembly at an end of the upper cover 1 .
  • the method described in the embodiment is based on the processing principle of the component after the component, and the manufacturing process of the beam structure is sequentially composed of three steps: assembly of the beam structure, flip welding of the beam structure, and processing of the mounting plate of the coupler.
  • the beam structure welded by the method satisfies the requirements of lightweight design of the structure, and the optimized beam structure has a weight loss of more than 20% compared with the conventional structure;
  • the beam structure can be entirely made of austenitic stainless steel material and has corrosion resistance
  • the utility model has the advantages of excellent performance, no need of paint coating and anti-corrosion;
  • the beam structure is a box-shaped beam structure designed with a plug-in structure and a corner joint auxiliary structure, which can ensure assembly precision, structural self-constrained rigidity and welding position sexuality and weld gap consistency.

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Abstract

一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法，所述梁结构包括下盖板（3）、上盖板（1）、以及连接在上盖板（1）和下盖板（3）之间的两侧腹板（9），且两侧腹板（9）分别与上盖板（1）和下盖板（3）垂直设置，以构成中空的箱型结构；箱型结构内焊接有筋板（4），筋板（4）向外伸出多个插接头（6）；各个插接头（6）分别插装在上盖板（1）、两侧腹板（9）和下盖板（3）上，各个插接处通过激光-MAG复合焊由箱型结构的外部焊接固定。所述方法包括：S1、依次在上盖板（1）上装配两侧腹板（9）、筋板（4）和下盖板（3），以形成箱型结构；S2、通过激光-MAG复合焊，按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，从所述箱型结构的外部对各个连接处焊接。通过复合焊接可以减小焊接变形，解决残余应力严重的问题，有效提高焊接质量。

Description

一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法
交叉引用
本申请引用于2017年04月11日提交的专利名称为“一种枕梁的复合焊接方法、枕梁及具有该枕梁的轨道车辆”的第2017102340463号中国专利申请，以及同样于2017年04月11日提交的专利名称为“牵引梁的复合焊接方法、牵引梁及具有该牵引梁的轨道车辆”的第201710234036X号中国专利申请，上述专利申请通过引用被全部并入本申请。
技术领域
本发明涉及轨道交通及机械制造领域，尤其涉及一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法。
背景技术
随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于构成车体主要部件的梁结构(枕梁、牵引梁)提出了更高的设计和使用要求。
应用于轨道车辆的梁结构是连接、承载车体与转向架的关键部件，也是车体和转向架之间的驱动力传输的主要部件。现有轨道车辆中，以地铁车辆为例，地铁车辆的不锈钢车体基本采用奥氏体不锈钢材料制造，仅牵引梁和枕梁结构仍采用厚板碳钢材料。经过多年的持续研究改进，此种类型车体的轻量化程度已基本达到极限。由于不锈钢材料强度要高于普通碳钢材料，开发设计不锈钢梁结构，可以大大降低板厚，从而达到车体进一步轻量化的目的。同时，由于不锈钢具有很好的耐蚀性，用不锈钢梁结构取代传统碳钢材料梁结构，可以无需涂装处理，降低不锈钢车体制造和维护成本。
但是，由于不锈钢材料具有热导率低的特点，采用传统电弧焊的方法焊接不锈钢结构时易产生较大的残余应力和变形，故而直接用不锈钢材料简单取代既有碳钢材料的梁结构时，因焊接量大、结构的变形和残余应力严重，而无法保证结构件的尺寸要求，对其后期的服役安全性(如应力腐 蚀性能)也有不利的影响。因此，对于不锈钢梁结构件，为了减小焊接变形，提高焊接质量，宜采用高能量密度热源的焊接方法，如激光焊、电子束焊等。
激光焊具有熔深大、效率高，焊接变形和应力小等优点，但这种方法对结构件的装配精度要求苛刻，从焊接制造角度工程化应用面临很大的困难；电子束焊需要真空环境，对于大型复杂结构的焊接实现起来较为困难。因此，要采用不锈钢材料替代碳钢梁结构，结构和工艺上还需要提出新思路、新方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种梁结构以及梁结构的复合焊接方法，通过复合焊接可以减小焊接变形，解决残余应力严重的问题，有效提高焊接质量。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种梁结构，包括下盖板、上盖板、以及连接在所述上盖板和下盖板之间的两侧腹板，且两侧所述腹板分别与上盖板和下盖板垂直设置，以构成中空的箱型结构；所述箱型结构内焊接有筋板，所述筋板向外伸出有多个插接头；各个所述插接头分别插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上，各个插接处通过激光-MAG复合焊由所述箱型结构的外部焊接固定。
具体地，所述箱型结构内焊接有筋板组成，所述筋板组成由多个所述筋板预先组装焊接而成。
具体地，所述箱型结构的端部焊接有车钩安装组件，且内部焊接有至少一个所述筋板。
具体地，所述筋板组成包括纵向筋板和横向筋板，多个所述横向筋板的两端分别角接在一对所述纵向筋板的内侧，每个所述横向筋板和纵向筋板之间的角接处分别通过激光-MAG复合焊焊接固定；每个所述横向筋板或纵向筋板的任一端部均设有至少一个所述插接头。
具体地，所述车钩安装组件包括车钩安装板、安装固定板和加强筋，所述腹板的端部向外延伸有延长板，所述车钩安装板角接于所述延长板的 端部，并焊接在所述上盖板和下盖板之间，所述车钩安装板分别与所述上盖板、腹板和下盖板垂直设置，所述安装固定板倾斜的设置于所述延长板的外侧，且一端与所述车钩安装板焊接，另一端与所述延长板焊接；在所述腹板与延长板的连接处的两侧对称的焊接有所述加强筋。
具体地，所述上盖板、腹板和下盖板上分别设有多个插接槽，各个所述插接头与所述插接槽可插接地配合，以将所述筋板插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上；所述插接头与所述插接槽之间通过激光-MAG复合焊焊接固定。
具体地，所述插接头插接在插接槽内时，所述插接头与插接槽之间设有焊接间隙，所述焊接间隙不超过0.5mm。
另一方面，本发明提供了一种梁结构的复合焊接方法，包括以下步骤：
S1、依次在上盖板上装配两侧腹板、筋板和下盖板，以形成箱型结构；
其中，所述筋板向外伸出有多个插接头，各个所述插接头分别插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上；所述上盖板与下盖板相对设置，所述两侧腹板连接在所述上盖板和下盖板之间；
S2、通过激光-MAG复合焊，按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，从所述箱型结构的外部对各个连接处进行焊接。
进一步地，所述步骤S1之前还包括：
S101、将多个横向筋板的两端分别角接在一对纵向筋板的内侧；
S102、通过激光-MAG复合焊，将相连的所述横向筋板和纵向筋板之间的角接处焊接固定，以形成一组筋板组成，从而将所述筋板以所述筋板组成的方式装配到所述上盖板上；
其中，所述横向筋板为在所述上盖板上横向放置的所述筋板，所述纵向筋板为在所述上盖板上纵向放置的所述筋板。
进一步地，所述步骤S1还包括：在所述上盖板的端部设置车钩安装组件；
其中，所述车钩安装组件包括车钩安装板、安装固定板和加强筋，所述腹板的端部向外延伸有延长板，所述车钩安装板角接于所述延长板的端部，并焊接在所述上盖板和下盖板之间，所述车钩安装板分别与所述上盖板、腹板和下盖板垂直设置，所述安装固定板倾斜的设置于所述延长板的 外侧，且一端与所述车钩安装板焊接，另一端与所述延长板焊接；在所述腹板与延长板的连接处的两侧对称的焊接有所述加强筋。
进一步地，所述上盖板、两侧腹板和下盖板上分别设有多个插接槽，所述步骤S1包括：
S121、将所述筋板下部的插接头插装在所述上盖板的插接槽内；
S122、将所述筋板两侧的插接头分别插装在两侧所述腹板的插接槽内，以使两侧所述腹板分别与所述下盖板垂直；
S123、将所述筋板上部的插接头插装在所述下盖板的插接槽内，以使所述上盖板与下盖板相对设置。
进一步地，所述插接头插装在所述插接槽内时，所述插接头与插接槽之间设有焊接间隙，所述焊接间隙不超过0.5mm。
进一步地，所述步骤S2包括：
S201、分别对所述筋板与所述下盖板、两侧腹板和上盖板之间的各个插接处进行焊接；
S202、按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，分别对所述上盖板、两侧腹板和下盖板的相连处进行焊接。
另一方面，本发明还提供一种轨道车辆，其包括如上所述的梁结构，所述梁结构通过如上文所述的梁结构的复合焊接方法焊接而成。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明所述的梁结构的复合焊接方法中，通过激光-MAG复合焊焊接不锈钢材质的梁结构，并对筋板的插接结构进行优化，使得制造时可以先将箱型结构组装成型，然后再从外部直接对箱型结构的各个连接处进行焊接，从而使梁结构能够整体采用不锈钢材料替代耐候钢材料，实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性；通过插接和角接的焊接连接方式，将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，以适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，以插接结构自身刚度实现梁结构焊接自约束，发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺，从而有效提高轨道车辆的制造加工效率，并降低生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例的梁结构的结构示意图；
图2为本发明实施例的梁结构的结构示意图；
图3为本发明实施例的插接头与插接槽的装配正视图；
图4为本发明实施例的插接头与插接槽的装配侧视图；
图5为本发明实施例的插接头与插接槽的装配俯视图；
图6为本发明实施例的插接槽的结构示意图；
图7为本发明实施例的带有插接头的筋板的结构示意图；
图8为本发明实施例的梁结构的复合焊接方法流程图；
图9为本发明实施例的梁结构的结构示意图；
其中，1、上盖板；2、安装座；2’、延长板；3、下盖板；4、横向筋板；5、纵向筋板；5’、车钩安装板；6、插接头；7、插接槽；8、端板；8’、安装固定板；9、腹板；10、限位支撑；11、止裂槽；12、倒角；13、加强筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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。
实施例一
参看图1，本实施例提出一种梁结构，包括下盖板3、上盖板1、以及连接在上盖板1和下盖板3之间的两侧腹板9，且两侧腹板9分别与上盖板1和下盖板3垂直设置，以构成中空的箱型结构；该箱型结构内焊接有筋板4，筋板4向外伸出有多个插接头；各个插接头分别插装在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上，各个插接处通过激光-MAG复合焊由所述箱型结构的外部焊接固定。
实施例二
本实施例提出一种梁结构，如图2所示，该梁结构采用奥氏体不锈钢材料SUS301L替代耐候钢材料，实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性。
具体地，该梁结构包括下盖板3、上盖板1、以及连接在上盖板1和下盖板3之间的两侧腹板9，且两侧腹板9分别与上盖板1和下盖板3垂直设置，下盖板3、两侧腹板9和上盖板1之间焊接构成中空的箱型结构，箱型结构内焊接有筋板组成，筋板组成是由多个筋板预先组装焊接而成的，组装好的筋板组成向外伸出有多个插接头6，以便后续插装作业。图2中为了便于展示箱形结构的内部构造，未将下盖板3完整示出；筋板组成分别与下盖板3、两侧腹板9和上盖板1之间插接组装，插接处通过激光-MAG复合焊焊接固定，焊接时直接由箱型结构的外部对箱型结构上的各个插接处进行焊接。
上述的MAG是熔化极活性气体保护电弧焊的英文简称，其英文全称为metal active-gas welding。
激光-电弧复合焊接工艺是将单独的激光焊接和电弧焊接综合而成的。目前，电弧焊接早已大量应用于生产实践，但其焊接效率低、变形大、耗材昂贵，对焊工要求高，可焊合金种类有限。激光焊接应用的时间虽不长，但是，由于焊接功率密度高、熔宽比大，焊速快、变形小，得到了广泛的研发应用。但是，大功率激光器价格昂贵，搭桥能力差，对焊接预处理要求高。将激光、电弧复合起来，同时作用于焊接件，其效果不只是两种焊接作用的简单叠加，而是可以起到“l+l>2”的协同效果。
激光-电弧复合焊接时，电弧可以降低母材对激光的反射率，从而降低光致等离子体的屏蔽作用，提高能量利用率，降低对激光器的功率要求；而激光可以为电弧提供导电通路，吸引、压缩电弧，起到稳弧和增加熔深的效果。因此，激光-电弧复合焊接能够通过热源相互作用弥补单热源焊接的缺点，具备焊接熔深大、加工速度快、工件变形小、熔池桥接能力强、可焊材料多等诸多优点。
激光-MAG复合焊接不仅具有将激光、电弧能量有效耦合的优点，而且能够轻易通过焊丝材料的填充来调整焊缝成分及组织结构以消除焊缝冶金缺陷。同时，能够通过填充金属扩大焊接工件的装配公差，减少工件 坡口加工和装夹的精度要求，有效消除单独激光焊接厚板时咬边、未焊满等焊缝缺陷，更大程度的增加焊接熔深和焊接速度，提高焊接可焊范围。
本实施例的梁结构中，优选先将多个筋板预组装并通过激光-MAG复合焊焊接固定形成筋板组成，然后再通过激光-MAG复合焊进行梁结构的整体结构焊接；筋板组成上向外伸出有多个插接头6，下盖板3、腹板9和上盖板1上分别设有多个插接槽7，利用各个插接头6与插接槽7之间的插接配合，从而在至少一组筋板组成上依次插装下盖板、两侧腹板以及上盖板，以构成中空的箱型结构，从而将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，并通过激光-MAG复合焊直接从箱型结构的外部将插接头6与插接槽7之间焊接固定，就能适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，插接头6与插接槽7的插接配合具有很好的自身刚度，能够实现梁结构焊接的自约束，从而发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，从而实现不锈钢梁结构的免调修制造工艺。
为了实现梁结构的良好的承重性，且确保筋板组成与箱形结构各部件的可靠拼装，以便后续进行焊接时确保装配精度和焊接参数符合要求，优选筋板组成包括纵向筋板5和横向筋板4；其中，横向筋板4为在上盖板1上横向放置的筋板，所述纵向筋板5为在所述上盖板1上纵向放置的筋板。
多个横向筋板4的两端分别角接在一对纵向筋板5的内侧，且角接的横向筋板4和纵向筋板5之间为优选相互垂直，每个横向筋板4和纵向筋板5之间的角接处分别通过激光-MAG复合焊焊接固定；每个横向筋板4或纵向筋板5的任一端部均设有至少一个插接头6；当横向筋板4或纵向筋板5的任一端部同时设有多个插接头6时，每一端部上相邻两个插接头6之间均设有限位支撑10，利用限位支撑10可以确保插接槽7和插接头6之间的插接强度，避免插接组装时插接头6或插接槽7断裂；当插接头6插装在插接槽7内时，插接头6与插接槽7之间设有焊接间隙，焊接间隙不超过0.5mm，预留焊接间隙可以保证在使用激光-MAG复合焊焊接时，能够使焊条很好的填充在焊接接缝内，确保实现单面焊双面成型的工艺，使得梁结构的焊缝具有焊接间隙窄、深熔、良好间隙适应性的特点。
本实施例中，梁结构优选采用4mm～8mm的SUS301L系列奥氏体不 锈钢材料替代5mm～16mm的耐候钢材料，在材料选用的角度实现梁结构的轻量化，提高了防腐性能；另外，借助激光-MAG复合焊深熔的优点实现接头全熔透，大大降低了熔敷金属填充量，进一步实现轻量化。
其中，筋板组成优选为矩形结构，即两个横向筋板4相对设置，且每个横向筋板4的两端分别角接在两个纵向筋板5之间；为了便于插接在上盖板1、下盖板3或腹板9的插接槽7内，横向筋板4和纵向筋板5均为矩形，其中，纵向筋板5的四条边上均设有插接头6，两条长边上各设有两个插接头6，两条短边上各设有一个插接头6，插接头6向外伸出，且在两条长边上的相邻两个插接头6之间设有一缺口，以作为限位支撑10，用以装配限位和焊接自约束，同时在上盖板1和下盖板3上用于插装长边上的两个插接头6的位置对应设置两个插接槽7，两个插接槽7之间间隔一定距离，以便于相邻两个插接头6之间的缺口可以为两个插接槽7的间隔处提供足够的支撑力，防止插接槽7因过长断裂，同时对相邻两个插接头6进行限位固定，有效防止插接头6与插接槽7之间插装错位，保证插装稳定。
如图3～图7所示，插接头6为设置于纵向筋板5端部的凸板，凸板的厚度为t，插接槽7的宽度为H，凸板的长度为L，插接槽7的长度为L’，则有0≤(H-t)≤0.5mm，且0≤(L’-L)≤0.5mm，以确保插接头6和插接槽7之间预留有不超过5mm的焊接间隙，优选焊接间隙均为0.5mm的焊接间隙限制保证了装配可行性，又在激光-MAG复合焊间隙适应性范围内，以适应激光-MAG复合焊接的间隙容忍度及实际焊接时工艺参数对间隙的适应性，且确保焊缝一致性强。
设置于上盖板1、下盖板3和腹板9上的插接槽7优选为矩形，且四角分别开有止裂槽11，规避装配障碍的同时，消除插接头6与插接槽7之间的内应力，防止焊接和承重时插接槽7四角开裂，影响结构件整体强度；在插接槽7的施焊侧开具有便于倒角12，倒角12的角度优选为20°、深度优选为2mm，用于激光-MAG复合焊的焊缝跟踪和熔敷金属填充。
优选插接头6插装在插接槽7内时，插接头6的端面与插接槽7的表面平齐，以保证焊接后焊缝表面平整、以及焊缝的连接强度可靠。
下盖板3和上盖板1分别通过T形接头与两侧腹板9焊接，T形接头 有利于消除应力集中和便于激光-MAG焊接，优选T形接头不留间隙，但同样可在腹板9施焊侧开角度为20°、深度为2mm的坡口，以保证焊缝表面成型；在腹板9上沿轴向开设有多个长圆孔，用以在保持其原有结构强度的基础上，进一步减少连接部件自身重量。
本实施例的梁结构还包括安装座2，安装座2用于安装空气弹簧，安装座2固定于下盖板3的两端的面板上，且其外部围绕有筋板组成，即有一组筋板组成的横向筋板4和纵向筋板5围绕安装座2外角接构成矩形结构，以保证安装座2周围的承重强度；在两个安装座2之间优选插装焊接有至少一组筋板组成，从而确保梁结构中部的承重强度和抗弯曲强度；本实施例一的梁结构上还焊接固定有空气弹簧和牵引销座板(图中未示出)。
本实施例的梁结构可以优选地用作轨道车辆的枕梁。
实施例三
本实施例提出了一种梁结构的复合焊接方法，利用该方法能够焊接制造如实施例一所述的梁结构，使得梁结构能够整体采用不锈钢材料替代耐候钢材料，实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性，且具有单面焊接双面成型的工艺效果，可以减小焊接变形，解决残余应力严重的问题，有效提高焊接质量，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺。
如图8所示，该方法包括以下步骤：
S1、依次在上盖板上装配两侧腹板、筋板和下盖板，以形成箱型结构；
其中，所述筋板向外伸出有多个插接头，各个所述插接头分别插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上；所述上盖板与下盖板相对设置，所述两侧腹板连接在所述上盖板和下盖板之间；
S2、通过激光-MAG复合焊，按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，从所述箱型结构的外部对各个连接处进行焊接。
其中，所述步骤S1之前还包括：
S101、将多个横向筋板的两端分别角接在一对纵向筋板的内侧；
S102、通过激光-MAG复合焊，将相连的所述横向筋板和纵向筋板之间的角接处焊接固定，以形成一组筋板组成，从而将所述筋板以所述筋板组成的方式装配到所述上盖板上；
其中，所述横向筋板为在所述上盖板上横向放置的所述筋板，所述纵 向筋板为在所述上盖板上纵向放置的所述筋板。
本方法通过先预组装筋板组成，然后完成梁结构各部件的插装，通过插接和角接的焊接连接方式，将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，为后续的直接从外部进行整体焊接工序提供结构基础，以适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，同时有效减少焊接长度，以多组短焊缝替代长焊缝，确保后续焊接强度，最后直接在外部进行有序焊接，充分发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺；此外上述工序更加有利于工业流水化生产作业，大大降低生产成本，且由于采用激光-MAG复合焊有效降低装配尺寸要求，有效提高流水化生产的质量控制，提高生产效率。
完成焊接后的筋板组成构成一矩形结构，可以直接利用横向筋板4和纵向筋板5向外伸出的插接头6对应插装在上盖板1、下盖板3和腹板9上的插接槽7内，在梁结构的箱型结构内部形成网格状结构，从而同时增加梁结构的承重性、抗弯抗压性、以及抗剪切性。
本方法中，为了便于插接，在下盖板3、两侧腹板9和上盖板1上分别设有多个插接槽7，通过插接组装，将各个预留焊缝留在梁结构外表面，直接从外部进行单面焊接即可。具体的，步骤S1包括以下步骤，
S121、将筋板(4，5)下部的插接头6插装在上盖板1的插接槽7内；
S122、将筋板(4，5)两侧的插接头6分别插装在两侧腹板9的插接槽7内，以使两侧腹板9分别与下盖板3垂直；
S123、将筋板(4，5)上部的插接头6插装在下盖板3的插接槽7内，以使上盖板1与下盖板3相对设置，从而完成梁结构的完整组装，以便同步进行后续的焊接工序。
此外，由于下盖板3上还安装有安装座2，且在梁结构的两端通过端板8封闭，故而提供另一种步骤S1的细化步骤，具体的，步骤S1包括以下步骤：
S111、根据由外向内的顺序，分别将端板8和安装座2插装在下盖板3的两端，其中，端板8下部的插接头6插接在下盖板3一端上对应设置的插接槽7内；
S112、将任一组筋板组成下部的各个插接头6分别插装在下盖板3上 对应的各个插接槽7内，使得该组筋板组成套装于安装座2外、和/或设置于两个安装座2之间，从而既能提高安装座2周围的强度，也能提高梁结构中部的强度；
S113、将所有筋板组成两侧的插接头6、以及两端板8两侧的插接头6分别插装在两侧腹板9上对应设置的各个插接槽7内，以使两侧腹板9分别与下盖板3和两端板8垂直；
S114、将所有筋板组成上部的各个插接头6、以及两端板8上部的插接头6分别插装在上盖板1上对应设置的各个插接槽7内，以使上盖板1与下盖板3相对设置，从而完成梁结构的完整组装，以便同步进行后续的焊接工序。
本方法中，步骤S2为梁结构焊接工序，其包括：
S201、分别对筋板组成与下盖板3、两侧腹板9和上盖板1之间的插接处进行焊接；
S202、按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，分别对下盖板3、两侧腹板9和上盖板1之间的连接处进行焊接，从而完成梁结构的整体结构焊接。
上述的步骤S202按照先焊接较短焊缝后焊接长焊缝、自中心向两端及对称焊接的原则，实施以插接为主、角接为辅的激光-MAG复合翻转焊接，如先焊接筋板组成分别与上盖板1、下盖板3或腹板9之间的插接处，然后焊接端板8与上盖板1、下盖板3或腹板9之间的插接处，最后焊接腹板9与上盖板1和下盖板3之间的长焊缝，且焊接时由中心向两端对称焊接，从而确保梁结构结构件的强度对称，确保焊接质量。
此外，由于该步骤S2的焊接工序在步骤S1之后，因此可以实现梁结构整体按工序顺序先组装后焊接，形成框架式流水线工作，提高生产效率。
实施例四
在实施例三所述的方法基础上，本实施例提出了一种更为完整的梁结构焊接加工实施例，用以进一步详细完善实施例三所述的方法。
本实施例所述的方法按照先组件后部件的加工原则，制定梁结构的制造工艺流程按顺序包括：筋板组件的预组、梁结构组焊、梁结构加工、座板组焊、以及座板加工五个步骤。
步骤(1)筋板组件的预组：采用靠模将一对横向筋板4的两端分别交接在一对纵向筋板5之间，从而预组矩形结构，然后对角接接头实施激光-MAG复合焊接；其中，在横向筋板4的长度尺寸基础上增加0.5mm的工艺放量，从而完成筋板组件的预组。
步骤(2)梁结构组焊：在梁结构组焊转台上，按实施例二所述方法依次装配下盖板3、两个安装座2、两端板8、三组筋板组成、两侧腹板9和上盖板1，采用工装压紧后，按照先焊接短焊缝后焊接长焊缝、自中心向两端及对称焊接的原则，实施插接为主角接为辅的激光-MAG复合翻转焊接；冷却后，方可卸载压紧工装，从而完成梁结构结构的焊接。
步骤(3)梁结构加工：对梁结构下盖板3上的座板区域进行机械加工，其中，下盖板3加工量不大于1mm。
步骤(4)座板组焊：将空气弹簧和牵引销座板组装在下盖板3上并压紧后，对空气弹簧和牵引销座板与下盖板3之间的搭接角焊缝实施激光-MAG复合焊接；冷却后，方可卸载压紧工装，即可完成座板组焊。
步骤(5)座板加工：对梁结构空气弹簧和牵引销座板(图中未示)进行机械加工，加工量不大于4mm。
实施例五
本实施例提出一种梁结构，如图9所示，该梁结构采用奥氏体不锈钢材料SUS301L替代耐候钢材料，采用20mm的型号为EN1.4462的双相不锈钢材料替代40mm的低合金结构钢，实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性。
具体地，该梁结构包括上盖板1、下盖板3、以及连接在上盖板1和下盖板3之间的两侧腹板9，两侧腹板9分别与上盖板1和下盖板3垂直设置，以构成中空的箱型结构；箱型结构的端部焊接有车钩安装组件，用于与车钩连接，且内部焊接有至少一个筋板4，每个筋板4上都向外伸出有多个插接头6，以利用各个插接头6分别插装在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上，其中，插接处通过激光-MAG复合焊焊接固定，焊接时直接由箱型结构的外部对箱型结构上的各个连接处进行焊接即得。
本实施例的梁结构中，由于筋板4上向外伸出有多个插接头6，在上盖板1、腹板9和下盖板3上需要安装筋板4的位置分别对应设有多个插 接槽7，从而利用各个插接头6与插接槽7之间的插接配合，将每个筋板4依次的插装在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上，以将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，并通过激光-MAG复合焊直接从箱型结构的外部将插接头6与插接槽7之间焊接固定，就能适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，插接头6与插接槽7的插接配合具有很好的自身刚度，能够实现梁结构焊接的自约束，从而发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，从而实现不锈钢梁结构的免调修制造工艺。
为了实现梁结构的良好的承重性，且确保筋板4与箱形结构各部件的可靠拼装，以便后续进行焊接时确保装配精度和焊接参数符合要求，如图6所示，优选每个筋板4的任一端部均设有至少一个插接头6；当筋板4的任一端部同时设有多个插接头6时，每一端部上相邻两个插接头6之间均设有限位支撑10，利用限位支撑10可以确保插接槽7和插接头6之间的插接强度，避免插接组装时插接头6或插接槽7断裂；当插接头6插装在插接槽7内时，插接头6与插接槽7之间设有焊接间隙，焊接间隙不超过5mm，预留焊接间隙可以保证在使用激光-MAG复合焊焊接时，能够使焊条很好的填充在焊接接缝内，确保实现单面焊双面成型的工艺，使得梁结构的焊缝具有焊接间隙窄、深熔、良好间隙适应性的特点。
本实施例中，梁结构优选采用4mm～8mm的SUS301L系列奥氏体不锈钢材料替代5mm～16mm的耐候钢材料，采用20mm的双相不锈钢材料替代40mm的低合金结构钢，在材料选用的角度实现梁结构的轻量化，提高了防腐性能；另外，借助激光-MAG复合焊深熔的优点实现接头全熔透，大大降低了熔敷金属填充量，进一步实现轻量化。
其中，为了便于插接在上盖板1、下盖板3或腹板9的插接槽7内，筋板4优选为矩形，其中，筋板4的四条边上均设有插接头6，两条长边上各设有两个插接头6，两条短边上各设有一个插接头6，插接头6向外伸出，且在两条长边上的相邻两个插接头6之间设有一缺口，以作为限位支撑10，用以装配限位和焊接自约束，同时在上盖板1和下盖板3上用于插装长边上的两个插接头6的位置对应设置两个插接槽7，两个插接槽7之间间隔一定距离，以便于相邻两个插接头6之间的缺口可以为两个插接 槽7的间隔处提供足够的支撑力，防止插接槽7因过长断裂，同时对相邻两个插接头6进行限位固定，有效防止插接头6与插接槽7之间插装错位，保证插装稳定。
如图3～图7所示，插接头6为设置于筋板4端部的凸板，凸板的厚度为t，插接槽7的宽度为H，凸板的长度为L，插接槽7的长度为L’，则有0≤(H-t)≤0.5mm，且0≤(L’-L)≤0.5mm，以确保插接头6和插接槽7之间预留有不超过0.5mm的焊接间隙，优选焊接间隙均为0.5mm的焊接间隙限制保证了装配可行性，又在激光-MAG复合焊间隙适应性范围内，以适应激光-MAG复合焊接的间隙容忍度及实际焊接时工艺参数对间隙的适应性，且确保焊缝一致性强。
设置于上盖板1、下盖板3和腹板9上的插接槽7优选为矩形，且四角分别开有止裂槽11，规避装配障碍的同时，消除插接头6与插接槽7之间的内应力，防止焊接和承重时插接槽7四角开裂，影响结构件整体强度；在插接槽7的施焊侧开具有便于倒角12，倒角12的角度优选为20°、深度优选为2mm，用于激光-MAG复合焊的焊缝跟踪和熔敷金属填充。
优选插接头6插装在插接槽7内时，插接头6的端面与插接槽7的表面平齐，以保证焊接后焊缝表面平整、以及焊缝的连接强度可靠。
上盖板1和下盖板3分别通过T形接头与两侧腹板9焊接，T形接头有利于消除应力集中和便于激光-MAG焊接，优选T形接头不留间隙，但同样可在腹板9施焊侧开角度为20°、深度为2mm的坡口，以保证焊缝表面成型。
本实施例的梁结构中，车钩安装组件包括车钩安装板5’、安装固定板8’和加强筋13，腹板9的端部向外延伸有延长板2’，延长板2’优选为梯形板，且与腹板9的连接处一侧为水平线，以便于与上盖板1焊接，另一侧具有平滑弧线段，以确保连接处受力均匀，抗弯和抗剪切能力强；车钩安装板5’角接于延长板2’的端部，并焊接在上盖板1和下盖板3之间，车钩安装板5’分别与上盖板1、腹板9和下盖板3垂直设置，安装固定板8’倾斜的设置于延长板2’的外侧，且一端与车钩安装板5’焊接，另一端与延长板2’焊接；在腹板9与延长板2’的连接处的两侧对称的焊接有加强筋13，用于进一步提高腹板9与延长板2’的连接强度。
为了保证下盖板3与延长板2’之间的可靠连接，且配合腹板9与延长板2’的连接处的平滑弧线段的设置，在下盖板3与腹板9和延长板2’的连接处之间的焊接位置设有一截面为平滑弧线的补板，以保证下盖板3与腹板9和延长板2’的连接处的可靠焊接。
为了在保持其原有结构强度的基础上，进一步减少连接部件自身重量，优选在筋板4上分别开设有至少一个长圆孔，同理，也可在车钩安装板5’和安装固定板8’上分别开设至少一个长圆孔。
本实施例的梁结构可以优选地用作轨道车辆的牵引梁。
实施例六
本实施例提出了一种梁结构复合焊接方法，利用该方法能够焊接制造如实施例五所述的梁结构，使得梁结构能够整体采用不锈钢材料替代耐候钢材料，实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性，且具有单面焊接双面成型的工艺效果，可以减小焊接变形，解决残余应力严重的问题，有效提高焊接质量，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺。
如图8所示，该方法包括以下步骤：
S1、依次在上盖板1上装配两侧腹板9、筋板4和下盖板3，以形成箱型结构；
其中，筋板4向外伸出有多个插接头6，各个插接头6分别插装在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上；上盖板1与下盖板3相对设置，两侧腹板9连接在上盖板1和下盖板3之间；
S2、通过激光-MAG复合焊，按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，从箱型结构的外部对各个连接处进行焊接。
其中，步骤S1还包括：在所述上盖板1的端部设置车钩安装组件。
本方法通过预先完成梁结构各部件的插装，利用插接和角接的焊接连接方式，将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，为后续的直接从外部进行整体焊接工序提供结构基础，以适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，同时有效减少焊接长度，以多组短焊缝替代长焊缝，确保后续焊接强度，最后直接在外部进行有序焊接，充分发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺；此外上述工序更加有利于工业流水化生产作业，大大降低生 产成本，且由于采用激光-MAG复合焊有效降低装配尺寸要求，有效提高流水化生产的质量控制，提高生产效率。
本方法中，步骤S1为焊接前的梁结构插接组装工序，为了便于插接，在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上分别设有多个插接槽7，通过插接组装，将各个待焊焊缝留在梁结构的箱型结构的外表面，直接从外部进行单面焊接即可。具体的，步骤S1包括以下步骤：
S121、将筋板4下部的插接头6插装在上盖板1的插接槽7内；
S122、将筋板4两侧的插接头6分别插装在两侧腹板9的插接槽7内，以使两侧腹板9分别与下盖板3垂直；
S123、将筋板4上部的插接头6插装在下盖板3的插接槽7内，以使上盖板1与下盖板3相对设置。
具体地，可采用反装的方式，将上盖板1置于梁结构组焊转台上；依次将两侧腹板9、车钩安装板5、各个筋板4、安装固定板8、加强筋13以及下盖板3对应装配在上盖板1上。完成装配后，通过工装压紧，从而完成梁结构的完整组装，以便同步进行后续的焊接工序。
其中，每个筋板4利用各个插接头6分别插装在上盖板1、两侧腹板9和下盖板3上，上盖板1与下盖板3相对设置，两侧腹板9连接在上盖板1和下盖板3之间，车钩安装板5位于上盖板1的延长板2、两侧腹板9和下盖板3的同一端部，安装固定板8倾斜的焊接在延长板2的外侧，且一端与车钩安装板5焊接，另一端与延长板2焊接，在腹板9与延长板2的连接处的两侧对称的焊接一个加强筋13。
本方法中，步骤S2为梁结构翻转焊接工序，其包括：
S201、分别对筋板组成与下盖板3、两侧腹板9和上盖板1之间的各个插接处进行焊接；
S202、按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，分别对下盖板3、两侧腹板9、车钩安装组件和下盖板3的相连处进行焊接，从而完成梁结构的整体结构焊接。
上述的步骤S202按照先焊接较短焊缝后焊接长焊缝、自中心向两端及对称焊接的原则，实施以插接为主、角接为辅的激光-MAG复合翻转焊接，如先焊接筋板4分别与上盖板1、下盖板3或腹板9之间的插接处， 然后焊接车钩安装组件分别与上盖板1、两侧腹板9和下盖板3的角焊接，最后焊接腹板9分别与上盖板1和下盖板3之间的长焊缝，且焊接时由中心向两端对称焊接，从而确保梁结构结构件的强度对称，确保焊接质量。
此外，由于该步骤S2的焊接工序在步骤S1的组装工序之后，因此可以实现梁结构整体按工序顺序先组装后焊接，形成框架式流水线工作，提高生产效率。
实施例七
在实施例六所述的方法基础上，本实施例提出了一种更为完整的梁结构焊接加工实施例，用以进一步详细完善实施例六所述的方法。
本实施例所述的方法按照先组件后部件的加工原则，制定梁结构的制造工艺流程按顺序包括：梁结构的装配、梁结构的翻转焊接和车钩安装板加工共计三个步骤。
步骤(1)梁结构的装配：如实施例七所述的步骤S1，具体步骤不再一一赘述，装配完成后，采用工装夹紧即可；
步骤(2)梁结构的翻转焊接：如实施例七所述的步骤S2，具体步骤不再一一赘述，在实施复合焊时采用翻转焊接工艺，焊接完成后进行冷却处理，最后方可卸载压紧工装即可；
步骤(3)车钩安装板加工：对端部的车钩安装板5’进行机械加工，加工量不大于2mm即可。
实施例八
本实施例提出了一种轨道车辆，该轨道车辆包括如上述各实施例所述的梁结构，该梁结构通过如上述各实施例所述的方法焊接而成，在确保梁结构强度可靠性的基础上，实现了不锈钢梁结构的整体焊接，以插接结构自身刚度实现梁结构焊接自约束，发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，实现不锈钢梁结构免调修制造工艺，从而有效提高轨道车辆的制造加工效率，并降低生产成本。
需要说明的是，采用本发明的基本方案，在实际实施时可以与现有技术结合产生多样的具体实施方式，上述各个实施例的叙述是基于激光-MAG复合焊接提出的，但对于本领域技术人员易想到的激光-MIG、激光-TIG、以及激光-等离子等复合焊接过程同样适用，因此对于此类复合焊接 过程耦合超声作用都应在本发明申请权利保护范围内。
综上所述，本发明所述的梁结构和梁结构的复合焊接方法中，通过激光-MAG复合焊焊接不锈钢材质的梁结构和，并对筋板4的插接结构进行优化，使得制造时可以先将箱型结构组装成型，然后再从外部直接对箱型结构的各个连接处进行焊接，从而使得梁结构能够整体替代耐候钢材料，从而实现梁结构的轻量化，提高梁结构的耐蚀性；通过插接和角接的焊接连接方式，将待焊焊缝置于箱型结构的外表面，以适应激光-MAG复合焊的单面焊双面成型的工艺，以插接结构自身刚度实现梁结构焊接自约束，发挥激光-MAG复合焊深熔、低热输入、小焊接变形及良好间隙适应性的优势，实现不锈钢梁结构和免调修制造工艺，从而有效提高轨道车辆的制造加工效率，并降低生产成本。
该方法能够保证焊接接头的熔深和熔透、焊接位置的可达性、以及焊接间隙的适应性，使其适应激光-MAG复合焊接工艺，从而开发出插接为主角接为辅、采用全熔透激光-MAG复合焊接工艺的梁结构复合焊接方法，使得梁结构和的焊缝具有焊接间隙窄、深熔、良好间隙适应性的特点，进而实现新型不锈钢梁结构和的免调修焊接制造；通过本方法焊接而成的梁结构满足结构轻量化设计要求，优化后的梁结构结构较传统结构减重20％以上；该梁结构能够整体采用全奥氏体不锈钢材料制成，具有耐腐蚀性能优异、无需油漆涂装防腐的优点；该梁结构为具有插接为主、角接为辅的插接结构设计的箱型梁结构，能够保证装配精度、结构自约束刚度、焊接位置可达性和焊接间隙一致性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (14)

  1. 一种梁结构，其特征在于，包括下盖板、上盖板、以及连接在所述上盖板和下盖板之间的两侧腹板，且两侧所述腹板分别与上盖板和下盖板垂直设置，以构成中空的箱型结构；所述箱型结构内焊接有筋板，所述筋板向外伸出有多个插接头；各个所述插接头分别插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上，各个插接处通过激光-MAG复合焊由所述箱型结构的外部焊接固定。
  2. 根据权利要求1所述的梁结构，其特征在于，所述箱型结构内焊接有筋板组成，所述筋板组成由多个所述筋板预先组装焊接而成。
  3. 根据权利要求1所述的梁结构，其特征在于，所述箱型结构的端部焊接有车钩安装组件，且内部焊接有至少一个所述筋板。
  4. 根据权利要求2所述的梁结构，其特征在于，所述筋板组成包括纵向筋板和横向筋板，多个所述横向筋板的两端分别角接在一对所述纵向筋板的内侧，每个所述横向筋板和纵向筋板之间的角接处分别通过激光-MAG复合焊焊接固定；每个所述横向筋板或纵向筋板的任一端部均设有至少一个所述插接头。
  5. 根据权利要求3所述的梁结构，其特征在于，所述车钩安装组件包括车钩安装板、安装固定板和加强筋，所述腹板的端部向外延伸有延长板，所述车钩安装板角接于所述延长板的端部，并焊接在所述上盖板和下盖板之间，所述车钩安装板分别与所述上盖板、腹板和下盖板垂直设置，所述安装固定板倾斜的设置于所述延长板的外侧，且一端与所述车钩安装板焊接，另一端与所述延长板焊接；在所述腹板与延长板的连接处的两侧对称的焊接有所述加强筋。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的梁结构，其特征在于，所述上盖板、腹板和下盖板上分别设有多个插接槽，各个所述插接头与所述插接槽可插接地配合，以将所述筋板插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上；所述插接头与所述插接槽之间通过激光-MAG复合焊焊接固定。
  7. 根据权利要求6所述的梁结构，其特征在于，所述插接头插接在插接槽内时，所述插接头与插接槽之间设有焊接间隙，所述焊接间隙不超过0.5mm。
  8. 一种梁结构的复合焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
    S1、依次在上盖板上装配两侧腹板、筋板和下盖板，以形成箱型结构；
    其中，所述筋板向外伸出有多个插接头，各个所述插接头分别插装在所述上盖板、两侧腹板和下盖板上；所述上盖板与下盖板相对设置，所述两侧腹板连接在所述上盖板和下盖板之间；
    S2、通过激光-MAG复合焊，按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，从所述箱型结构的外部对各个连接处进行焊接。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
    S101、将多个横向筋板的两端分别角接在一对纵向筋板的内侧；
    S102、通过激光-MAG复合焊，将相连的所述横向筋板和纵向筋板之间的角接处焊接固定，以形成一组筋板组成，从而将所述筋板以所述筋板组成的方式装配到所述上盖板上；
    其中，所述横向筋板为在所述上盖板上横向放置的所述筋板，所述纵向筋板为在所述上盖板上纵向放置的所述筋板。
  10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：在所述上盖板的端部设置车钩安装组件；
    其中，所述车钩安装组件包括车钩安装板、安装固定板和加强筋，所述腹板的端部向外延伸有延长板，所述车钩安装板角接于所述延长板的端部，并焊接在所述上盖板和下盖板之间，所述车钩安装板分别与所述上盖板、腹板和下盖板垂直设置，所述安装固定板倾斜的设置于所述延长板的外侧，且一端与所述车钩安装板焊接，另一端与所述延长板焊接；在所述腹板与延长板的连接处的两侧对称的焊接有所述加强筋。
  11. 根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，所述上盖板、两侧腹板和下盖板上分别设有多个插接槽，所述步骤S1包括：
    S121、将所述筋板下部的插接头插装在所述上盖板的插接槽内；
    S122、将所述筋板两侧的插接头分别插装在两侧所述腹板的插接槽内，以使两侧所述腹板分别与所述下盖板垂直；
    S123、将所述筋板上部的插接头插装在所述下盖板的插接槽内，以使所述上盖板与下盖板相对设置。
  12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述插接头插装在所述插接槽内时，所述插接头与插接槽之间设有焊接间隙，所述焊接间隙不超过0.5mm。
  13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
    S201、分别对所述筋板与所述下盖板、两侧腹板和上盖板之间的各个插接处进行焊接；
    S202、按照先短后长、由中心向两端、以及对称焊接的方式，分别对所述上盖板、两侧腹板和下盖板的相连处进行焊接。
  14. 一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7中任一项所述的梁结构，所述梁结构通过如权利要求8-13中任一项所述的梁结构的复合焊接方法焊接而成。
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