高速动车组转向架构架的焊接变形控制措施

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高速列车转向架焊接质量分析及控制方法研究的开题报告

高速列车转向架焊接质量分析及控制方法研究的开题报告

高速列车转向架焊接质量分析及控制方法研究的开题报告题目:高速列车转向架焊接质量分析及控制方法研究一、选题背景和意义随着我国高速铁路的不断发展和提速,列车的运行安全日益得到重视。

而列车的安全离不开各个零部件的质量保证,其中转向架作为列车的核心组成部分之一,其焊接质量的稳定性和可靠性关系到列车的运行安全和稳定性。

因此,对高速列车转向架焊接质量的分析和控制具有重要的理论和实际意义。

二、研究目标和内容本项目旨在对高速列车转向架焊接质量进行分析和研究,探究其焊接质量变化的原因,找到焊接质量稳定性和可靠性的控制方法。

具体研究内容如下:1. 转向架焊接质量评估方法的建立;2. 焊接变形的数值模拟和实验研究;3. 焊接参数的优化控制;4. 转向架焊接缺陷检测方法的研究。

三、研究方法和技术路线本项目主要采用理论研究和实验研究相结合的方法,通过搭建三维数值计算模型、焊接实验平台,开展转向架焊接质量的分析和研究,具体技术路线如下:1. 建立高速列车转向架焊接质量评估方法的数学模型;2. 基于ANSYS软件,对焊接变形进行数值仿真分析;3. 设计并制作适合高速列车转向架焊接的自动化焊接器,并对焊接参数进行优化控制;4. 研究其它常规和非常规方法进行焊接缺陷检测。

四、预期结果和创新点本项目预计可获得如下研究结果和创新点:1. 建立高速列车转向架焊接质量评估方法的数学模型;2. 焊接变形的数值模拟和实验研究,得出焊接变形规律,并提出针对性的控制方法;3. 设计并制作适合高速列车转向架焊接的自动化焊接器,并对焊接参数进行优化控制,提高转向架焊接质量稳定性和可靠性;4. 研究其它常规和非常规方法进行焊接缺陷检测,提高转向架焊接质量监测的精度和可靠性。

五、预计在学术和工程应用方面的贡献本研究将从理论和实践两方面深入分析高速列车转向架焊接质量的问题,建立评估方法和控制方法,为高速列车的安全运行提供了有力的技术支撑和保障。

同时,本研究在工程应用方面,可为高速列车转向架焊接工艺和质量控制提供科学依据,促进高速列车产业的发展。

转向架构架焊接残余应力和变形的控制

转向架构架焊接残余应力和变形的控制
影 响因 素有许 多 , 但是 焊接 材料 、 焊 接工 艺 以及 焊接
焊接 变形 和 焊接残 余应 力另 外 一个重 要影 响 因 素是 焊接 结构 形 式 , 同时它 是最 为复 杂 的影 响 因素 。 在焊 接过 程 中有 一个 规 律 , 如 果 焊 接 过 程 中 约束 度 过多 , 焊 接残余 应 力必 然增 加 , 但 是 可 以减 低焊 接应
的幅 值影 响作 用较 小 , 甚 至 减小 焊 接 变 形 可 能 会 导 致焊 接残 余应 力 的集 中 。焊接 电压 或者 电流 以及 焊
自身 的 约束作 用 在 焊接 过 程 中 占据 主导 地 位 , 而焊 接约 束 度随着 结 构 复杂 度 的增 加 而 增加 , 为 防 止焊
接过 程 中焊接 件 的 刚度 不 足 , 通 常情 况 下 在 设计 焊 接结 构 时 , 一般 需 要 利 用加 强 筋 来 提 高 结 构 的稳 定
相 关企 业 采 用 的新 工 艺是 采 用 控 制 焊 接 温 度 来制 约 焊接 件 变 形 , 并 且 通 过 适 当 的 焊接 工 艺 以及 焊
接 工 装 来 保 证 加 工 面 的位 置精 度 。 与 此 相 对 , 国 内传 统 工 艺 的构 架 焊 接 后 整 体 退 火是 一 种 相 对 落 后 的 工 艺方 法 。 文章 对 2种 工 艺进 行 了对 比 分 析 , 阐 明 了新 工 艺 的 先 进 性 。
焊 接工 艺 对 于 残余 形 变 的 影 响 至关 重 要 , 其 影
响 因素很 多 , 其 中包括 工艺 方法 、 焊 接过 程 中热输 入 量、 工 装 的 固定方 式 、 焊接 顺 序 、 焊接 胎 架 以及 焊 接
约束 度等 。在 以上各 种 工 艺 影 响 因素 中 , 焊 接 次 序 对 于 焊接 应力 的影 响 最 为 显 著 。一 般 情 况 下 , 通 过 改变 焊接 顺序 可 以改 变应 力集 中区域并 降低 残余 应 力 等 级 。但是 减 小焊接 变 形则 对减 小整 体残 余应 力

焊接变形控制措施

焊接变形控制措施

焊接变形控制措施1焊接变形的控制措施全面分析各因素对焊接变形的影响,掌握其影响规律,即可采取合理的控制措施。

1.1焊缝截面积的影响焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。

焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的,而且是起主要的影响,因此,在板厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大。

1.2焊接热输入的影响一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。

1.3焊接方法的影响多种焊接方法的热输入差别较大,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中,除电渣以外,埋弧焊热输入最大,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下,收缩变形最大,手工电弧焊居中,CO2气体保护焊最小。

1.4接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。

常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。

1)表面堆焊时,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束,而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束,因此,变形相对较小。

2) T形角接接头和搭接接头时,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。

3) 对接接头在单道(层)焊的情况下,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大。

双面焊时情况有所不同,随着坡口角度和间隙的减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。

1.5焊接层数的影响1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律,第一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。

2)纵向收缩:多层焊接时,每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多,加热范围窄,冷却快,产生的收缩变形小得多,而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束,因此,多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多,而且焊的层数越多,纵向变形越小。

铁路机车铝合金制件焊接变形原因及控制预防

铁路机车铝合金制件焊接变形原因及控制预防

铁路机车铝合金制件焊接变形原因及控制预防铁路机车铝合金制件焊接变形是指在焊接过程中,由于热效应和冷却过程中的不均匀变化,导致焊接件发生形状变化的现象。

焊接变形会对铁路机车的结构强度和机械性能产生负面影响,因此需要进行控制和预防。

本文将从原因和控制预防两个方面进行详细阐述。

一、焊接变形的原因1.热效应: 在焊接过程中,焊接点的温度会快速升高,超过了材料的熔点,形成液态金属,然后通过液态金属的表面张力、蒸气压力、热溶胶等因素对焊接件施加内应力。

焊接后冷却时,内应力释放,导致焊接件发生变形。

2.焊接残余应力: 焊接过程中产生的应变将在焊接结束后留下残余应力,如果不得当地进行焊接工艺控制,残余应力会导致焊接件变形。

3.焊接热输入不均匀: 焊接过程中,焊接热的传递和分布不均匀会导致焊接件的局部温度变化,从而引起局部变形。

4.焊接布置和顺序不当: 焊接件的形状、布局和焊接顺序对焊接变形都有很大影响。

如果焊接件的布局不合理,焊接顺序不科学,会导致焊接张力集中在局部区域,从而导致焊接变形。

二、焊接变形的控制预防措施1.合理设计: 在进行焊接制件的设计过程中,要根据具体的焊接工艺和材料性质,合理确定焊缝和焊接布置,以减小焊接变形的产生。

2.优化焊接工艺: 焊接工艺的选择和参数的设定对焊接变形有很大的影响。

在焊接过程中,要控制焊接热输入和温度分布,尽量减小焊接温度梯度,减少残余应力的产生。

3.采用预紧与支撑: 针对大型铝合金焊接件,可以采用预紧装置和支撑辅助装置,在焊接过程中对焊接件进行预应力和支撑,减小焊接变形。

4.加强焊接监控与控制: 在焊接过程中,要加强监控与控制,及时发现和调整焊接过程中的异常情况,确保焊接质量和减小焊接变形。

5.局部预热和后热处理: 对于尺寸较大的焊接件,可以采用局部预热和后热处理的方式,通过调节局部温度,减小焊接变形。

6.合理的焊接顺序: 在焊接布置与焊接顺序中,应尽量采用对称、均匀的焊接顺序,避免焊接过程中焊接应力集中在局部区域。

高铁转向架七部焊接法

高铁转向架七部焊接法

高铁转向架七部焊接法高速动车组转向架构架通常采取H型焊接结构形式,主要部件为侧梁、横梁,可分成动车构架、拖车构架。

动车构架具备动力支撑传动机构,例如电机吊座、齿轮箱座,采取了两轮盘制动形式,而拖车构架则不存在动力支撑机构,采取的制动形式为三轮盘制动。

1.1侧梁的基本结构动车构架、拖车构架的侧梁结构大致相同,上盖板、下盖板、立板以拼接形式构成侧梁。

同地铁车辆转向架构架的侧梁比较,高速动车组转向架构架侧梁的内腔不作为气室,具有整体尺寸相对较高的特征。

此外,动车组构架对上盖板平面度、定位座间距等有较高的精度要求。

1.2横梁的基本结构动车构架的横梁上通常安装了电车吊座、齿轮箱座,而拖车构架由于不存在动力支撑机构,其横梁则不存在这两个部件。

2、焊接仿真2.1焊接顺序为了便于描述,笔者将转向架构架的四端定义为A、B、C、D,其中,A端和C端在同一侧,接近制动吊座,而B端和D端在另一侧,靠近横梁、连杆座。

在此,笔者设定了两种焊接顺序方案:(1)D →A→C→B;(2)B→D→A→C。

2.2焊接工装在本次研究中,笔者设定了两种焊接工装方案:(1)将横梁管固定并压紧;(2)将侧梁四个帽筒进行固定。

2.3焊接仿真方案设定了两种焊接顺序方案及焊接工装方案后,笔者进行交叉组合,得到四种仿真方案:(1)采用第一种焊接顺序方案和第一种焊接工装方案;(2)采用第一种焊接顺序方案和第二种焊接工装方案;(3)采用第二种焊接顺序方案和第一种焊接工装方案;(4)采用第二种焊接顺序方案和第二种焊接顺序方案。

3、焊接仿真的建模3.1构建仿真模型之所以进行焊接仿真,是因为需要探究焊接顺序对焊接变形的影响。

仿真内容为横梁管和横向止档之间的阻焊、制动衡量和制动横梁之间的焊接。

根据其焊缝分布特点,笔者决定采用实体—壳单元混合模型构建模型。

完成模型构建后,笔者对各个散热单元进行了调整。

3.2仿真结构分析利用了平台对四种焊接方案进行分析。

分析完毕后,发现以下几点:(1)第三种方案造成的变形最大,第二种方案造成的变形最小,前者采用的焊接顺序为B→D→A→C,而焊接工装方案为固定横梁管,后者采用的焊接顺序为D→A→C→B,焊接工装方案为固定帽筒;(2)第一种方案和第二种方案产生的横向变形和纵向变形相对较小,而这两种方案的焊接顺序均为D→A→C→B;(3)四种方案造成变形的位置基本一致。

高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制

高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制

高速动车组铝合金车体底架焊接变形控制发表时间:2019-04-18T15:27:12.240Z 来源:《基层建设》2019年第5期作者:尹文明张海军何晓龙[导读] 摘要:本文对动车组底架主要结构进行了介绍,然后将底架生产制造工艺、重要尺寸以及相应焊接变形控制难点进行了研究,主要从底架尺寸、焊接变形分析入手。

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000摘要:本文对动车组底架主要结构进行了介绍,然后将底架生产制造工艺、重要尺寸以及相应焊接变形控制难点进行了研究,主要从底架尺寸、焊接变形分析入手。

然后将焊接模拟分析与现车装配、焊接控制相结合对底架焊接变形的控制措施进行了研究。

通过在焊接前将反变形量、工艺放量以及合理的焊接顺序进行施加,能够将底架焊接变形进行良好控制从而使动车组底架焊接质量得到保证,有效提升了动车的安全水平。

关键词:动车组;底架;焊接变形控制与其他的交通方式相比高速动车组运行稳定、安全,而且运行速度快,其长期处于高速运行状态。

其中铝合金车体质量则对车体的安全性能具有直接的影响。

所以铝合金车体质量需要严格控制,尤其是重点部位的质量。

而焊接部件质量的要求更加重要,动车组底架是动车组的重要部分,其承受者车钩、转向架等的载荷冲击。

所以从根本上将底架的生产进行控制,从而将控制底架的生产质量严格控制。

1、底架焊接变形分析铝合金车体底架结构为框架式,其由枕梁、端中梁、边梁、横梁以及地板等组成[1]。

由于铝合金有其特性,像熔点低、导热系数以及热膨胀系数较大,焊接非常容易造成变形,所以将其进行变形控制研究减少焊接变形具有积极的意义[2]。

铝合金底架在生产过程中需要经过底架预组、底架框架零件安装以及地板铺装等。

底架结构焊接变形大,而且尺寸较难控制,其中底架尺寸的控制非常困难。

动车组底架的生产需要经过底架边梁焊接、端部缓冲梁与底架焊接、底架附件安装焊接及底架整体加工等工序为整个底架的制造过程。

底架的焊接量是铝合金车体整个工序中最大的,其结构非常复杂,而且涉及非常多的焊接形式,焊缝非常密集。

浅析焊接结构件防变形措施

浅析焊接结构件防变形措施

浅析焊接结构件防变形措施发布时间:2022-08-18T05:12:20.153Z 来源:《中国科技信息》2022年33卷第4月第7期作者:高国星、谢元立、张晓峰、张东晓、李万君[导读] 对焊接结构件产生焊接变形的原因进行了分析,阐述了各种类型的焊接变形防治措施。

高国星、谢元立、张晓峰、张东晓、李万君中车长春轨道客车股份有限公司摘要:对焊接结构件产生焊接变形的原因进行了分析,阐述了各种类型的焊接变形防治措施。

关键词:焊接;应力;变形引言焊接工序在轨道客车生产中占有十分重要的地位,大部分部件都是通过焊接工艺连接在一起的。

但由于焊接工艺的特殊性,在部件焊接过程中不可避免的由于焊接应力导致的焊接变形,并且焊接结构许多破坏事故是由焊接应力及焊接变形所导致,因此研究焊接结构件防变形的措施具有很重要的意义。

一、焊接结构件产生变形的类型焊接结构件产生变形主要是由焊接残余应力造成的。

焊接结构件变形的类型有:(1)收缩变形由在焊缝方向发生的纵向收缩和垂直于焊缝方向的横向收缩组成。

(2)弯曲变形由纵向收缩引起的弯曲变形;由横向收缩引起的弯曲变形(角变形)。

(3)波浪变形薄板焊接产生压缩残余应力,使构件出现因压曲形成的波浪变形。

(4)扭曲变形构件绕自身轴线扭曲。

二、控制焊接结构件变形主要措施1 改进焊接结构合理的设计结构是控制焊接变形的第一步,具体改进措施如下:(1)合理选择焊缝形式和尺寸。

(2)尽可能减少不必要的焊缝。

(3)合理的安排焊缝的位置,避免焊缝过分集中。

2 采用刚性固定法刚性大的结构焊后变形一般都比较小。

对刚性比较小的构件采用专用的夹具、支撑杆、胎具、或点固在工作台上提高它的刚性以减小变形。

这种方法防止角变形和波浪变形效果比较好。

必须注意的是,应该在焊后工件温度冷却到室温后,再去掉刚性固定。

并且在去除刚性固定前采用锤击法进行敲打,可以消除部分应力,减小变形。

3 预留收缩变形余量根据焊接收缩的理论计算值和经验值,在工件下料及加工时预先考虑收缩余量,以便焊后工件达到要求的性状、尺寸。

焊接变形的控制措施

焊接变形的控制措施

焊接变形的控制措施
(1)在焊接过程中,厚板对接焊后的变形主要是角变形。

实践中为控制变形,往往先焊正面的一部分焊道,翻转工件,碳刨清根后焊反面的焊道,再翻转工件,这样如此往复,一般来说,每次翻身焊接三至五道后即可翻身,直至焊满正面的各道焊缝。

同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况,注意随时准备翻身焊接,以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。

另外,设置胎夹具,对构件进行约束来控制变形,此类方法一般适用于异形厚板结构,由于厚板异形结构造型奇特、断面、截面尺寸各异,在自由状态下,尺寸精度难以保证,这就需要根据构件的形状,制作胎模夹具,将构件处于固定的状态下进行装配、定位,焊接,进而来控制焊接变形。

(2)采取合理的焊接顺序。

选择与控制合理的焊接顺序,即是防止焊接应力的有效措施,亦是防止焊接变形的最有效的方法之一。

根据不同的焊接方法,制定不同的焊接顺序,埋弧焊一般采用逆向法、退步法;CO2气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法;编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度”。

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关 键词 :高速 动 车组 ;构 架 ;焊接 变形 ;控制 措施
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W e d n s o to n r lM e s r s o i h l i g Dit r i n Co t o a u e fH g
S e i Bo i a e pe d Ra l g e Fr m
高速 动 车组 转 向架构 架 的 焊 接 变 形 控 制 措 施
李 建 欣
( 东交通大学 经济管理学院 , 昌 301) 华 南 3 0 3
摘 要 : 过对 高速 动 车组 转 向架构 架制 造 过 程 中产 生焊 接 变形 的原 因分 析 , 纳 出影 响 焊接 变 通 归
形的 因素 , 并提 出控 制焊 接 变形 的若 干措施 , 以期提 高焊接 构 架的制 造质 量.
法等 多种分 析方 法 , 并且运 用 于一些 小型 的简单 焊
上 海 工 程 技 术 大 学 学 报
第2 5卷
可避免地 会产生 冷 热交 变循 环 , 成焊 缝 金属 和 焊 造 缝 附近区域 内的母 材发 生一 定 的热应 变 , 伴有 塑 性 压缩 , 所有 应变相 互 叠加 作 用 , 果 产生 内力 , 引 结 并
焊接 变形 方 面 进 行 了大 量 的研 究 , 得 了 不 少 成 取
Ab t a t s r c :By a a y i g c u e l i g dit r i orhi h s e albo i r m e du i he ma f c n l z n a s sofwe d n s o ton f g pe d r i g e f a rng t nu a — t i g pr c s , he f t r fe tng wedi g dit r i n we e s m ma ie . urn o e s t ac o s a f c i l n s o to r u rz d Con r li a u e o l — t o lng me s r s f r we d i g d s o to r r pos d i d r t m p ov he ma f c urn a iy ofwe d d fa e . n it r i n a e p o e n or e o i r e t nu a t i g qu lt l e r m s Ke r :hi h s e a l r m e y wo ds g pe d r i;f a ;we d ng d s or i l i i t ton;c t olm e s r s on r a u e
LIJa - i in x n
( c o lo o o c n a a me t S h o fEc n misa d M n ge n ,Ea tChi io o g Unv riy,Na c a 3 01 s naJa t n ie st n h ng3 0 3,Chn ) ia
近年来 , 国的 高 速 铁路 事 业 迅 猛 发 展 , 已 我 现
成 为世 界 上 高 速 铁 路 系 统 技 术 最 全 、 成 能 力 最 集
强 、 营里 程最 长 、 行 速 度 最 高 和 在 建规 模 最 大 运 运 的 国家 . 速动 车组 能够 实现 高速 、 稳运 行 , 向 高 平 转 架 是最 关键 的部 件 之一. 而构 架是 转 向架构 成 的主
体, 是各 种 辅助装 置 的安 装基 础 , 因此 , 是最 重要 的 承 载部 件 .
1 高 速 动 车 组 转 向 架 构 架 焊 接 变 形
的原 因
高 速动 车组转 向架构 架示 意 图如 图 1 示 . 所 高 速 动 车组 转 向架 构 架 各组 成 部 分 在 焊接 过 程 中 不
收 稿 日期 : 0 1 2 1 一叭 一1 2

1 横 向侧 挡 座 ;一 横 向减 震 器 座 ;一 下 定 位 拉 杆 座 ; 一 2 3 4 盘 形 制 动 吊 盘 ;一 齿 轮 箱 吊座 ;一 空 气 弹簧 座 ; 一 5 6
7 抗 侧 滚 扭 杆 座 ;一 一 系垂 向减 振 器 座 ; 一 8 9 牵 引拉 杆 座 ;O 制 动 横 梁 座 一 1一
第 2 5卷 第 2期 21 0 1年 6月










Vo . 5 No 2 12 .
J OURNAL OF S HANGHAIUNI RS TY OF E VE I NGI E NG S E NE RI CI NCE
J n 2 1 u. 01
文 章 编 号 :1 0 0 9—4 4 2 1 ) 2—0 2 —0 4 X( 0 1 0 11 4
果 , 产 生 出 解 析 法 、 线 弹性 体 积 收 缩 法 、 验 如 有 经
法、 固有应 变法 、 弹 性 有 限元 法 和 人 工 神经 网络 热
发构件 压 曲 、 曲和 回转 等位 移 , 弯 即所 谓 的 焊 接 变
形. 根据变 形发生 的不 同时段 , 焊接 变形可 分为焊 接
图 1 高 速 动 车组 转 向 架构 架 示 意 图
Fi.1 Sc m a i i g a ofhih s e d r i oge fam e g he tc d a r m g p e a lb i r
作 者 简 介 : 建 欣 (9 5一)男 , 程 师 , 读 硕 士 , 究 方 向为 铁 路 运 载 工 具 安 全 . — i 1 x 2 @ sh .o 李 17 , 工 在 研 E mal 一j8 2 o u cr : n
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