HXD1C型7200kW电力机车构架框架焊接工艺优化.pdfVIP

设计研究 铁道机车车辆工人 第5期2O10年5月 文章编号 ：1007—6042(2010)05—0009—03 HXD1C型7200kW 电力机车构架 框架焊接工艺优化 周会 玉 (南车资阳机车有限公司工艺质量部 四川 资阳 641301) 摘 要 ：因焊接 顺序 不合理 以及操 作者的操 作随意性 导致 HXD1C型 7200kW 电力机车构架焊接后严重 变形 ，通过 焊接工 艺优化 ，解决了这一 问题。 关键词 ：电力机 车构 架；框架；焊接 工艺；优化 中图分类号 ：U264．4 4 文献标识码 ：B 为了提高大功率交流传动电力机车生产能力 ，提升整体竞争力 ，促进电 力机车产业的可持续发展，南车资阳机车有 限公司与南车株洲电力机车有 限公司合作 ，引进并批量生产 HXD1C型7200kW 大功率电力机车。 1 问题的提 出 试制 7200kW 电力机车构架期间由于生产任务繁重 ，时间紧迫 ，在构 架作业指导书及组焊工艺中存在不合理的地方，加之操作者操作 的随意性 ， 导致焊接变形相当严重 ，构架的四角高低差严重超差至寸．几毫米 ，后工序的 划线、加工生产因此受到严重阻碍。加工构架时有的部位加工量太大，有的 部位甚至无加工量并 因此需要大量 的补焊 ，极大地浪费人力 、财力 ，严重影 响了车间的正常生产。 2 原 因分析 2．1 构架的结构分析 如图1所示，此构架有以下两方面的特点：①构架为全焊接结构。接头 形式有对接接头 、角接接头 、搭接接头和十字接头 ，但大多数接头形式为坡 口加角焊 ，而且坡 1：3很大 ，板材较厚 (在 16—30mm范 围内)，焊接量较大 ， 焊接变形趋势也大，而所有部件加工面的理论加工余量只有 5—8mm，所 以 焊接变形的控制难度较高；②此构架结构复杂 ，焊接很容易产生变形 ，而构 架的刚性又较好 ，所以焊后调修也较困难 。 2．2 焊接变形产生的原因 ． — — 9 ．—— 设计研究 铁道机车车辆工人 第5期2010年5月 图1 HXD1C型7200kW 电力机车构架框架反置图 目前一致认可的焊接变形产生的原因是 ：焊接过程中的局部集中热源， 在被焊工件中形成了不均匀的温度场。在此温度场 的作用下，与焊接熔池 毗邻的高温区材料的热膨胀因受到周围冷态材料的限制而产生压缩塑性变 形。在冷却过程中，已经发生压缩塑性变形的这部分材料同样受到周围金 属的约束而不能 自由地收缩 ，并在一定程度上受到拉伸而卸载。与此同时， 熔池凝固，焊缝金属冷却收缩也因受到制约而产生收缩拉应力和变形。这 样 ，在焊接接头区域就产生了缩短的不协调的应变 ，即残余应变。 与焊接接头区产生的缩短不协调应变相对应 ，在构件中会形成 自身相 平衡的内应力 ，称为焊接残余应力 ，而构件所表现的宏观变形则称为焊接残 余变形。由此可见 ，焊接变形产生的主要原因是焊缝金属的收缩 ，收缩受到 拘束就产生了残余应力。因此 ，采取一定的措施使收缩的焊缝金属获得延 展 ，或在焊接过程中采取适当措施实时控制不协调应变的产生和发展来减 小焊缝和近缝 区金属的收缩，就可以减小变形并调节 内应力的分布。 2．3 构架焊接后进行退火 退火过程是焊接应力释放的过程，尽管在焊接过程中对各层 、各道焊缝 进行了锤击有助于降低残余应力，改善焊缝和热影响区金相组织 ，但若焊接 顺序不合理仍会导致焊接应力相当大。原焊接工艺是先焊接侧梁和牵引 梁 、前后端梁 、中间横梁的上下盖板间接缝 ，后焊侧梁和牵 引梁 、前后端梁 、 中间横梁的立板间接缝。根据焊接变形产生的原因分析这将会导致构架产 生较大的焊接残余应力，因此退火后会产生较大的焊接变形。 3 解决措施 经分析确定焊接顺序如下：对称定位焊牵引梁、中间横梁、前后端梁下 盖板与侧梁下盖板间的对接缝后 (在构架组装胎上无法对下盖板间接缝进 一 10 — 设计研 究