地铁铝合金枕梁焊接变形控制-材料工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified index: TG404 U.D.C: 621.791 Dissertation for the Master Degree in Engineering CONTROL OF THE WELDING DEFORMATION FOR ALUMINUM ALLOY METRO BEAM Candidate: He Quanzhong Supervisor: Prof. Fang Hongyuan Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Materials Engineering Affiliation: Zhuzhou Lince Group Co.,Ltd. Date of Defence: June, 2014 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 铝合金是一种银白色的有色轻金属，它具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性能 好、易成型和焊接性能好等优点，因而在世界各国地铁车辆领域得到了广泛的运 用。 目 前 运 用 于 地铁 车 辆 的 铝 合 金 材 料 主 要 有 5000 系 (Al-Mg) 、 6000 系 (Al-Mg-Si)、7000 系(Al-Zn-Mg)等三个系列，但铝合金导热系数大，是碳钢的 5 倍，焊接时热输入相对大，同时热膨胀系数大，是碳钢的 2 倍，因而铝合金结构 件焊接时工件易变形，且较难控制。 枕梁是地铁车辆底架上的关键承重部件，该类部件为箱形结构，焊接接头型 式有 V 型坡口带垫板的对接接头，单边 V 型坡口全焊透的 T 型接头，角接，塞 焊等，该类部件焊缝质量要求高，一般按 ISO10042-BC 级验收，尺寸精度要求也 高，一般尺寸公差按 ISO13920-BF 级验收，关键尺寸公差按 ISO12768-mk 级验 收，枕梁宽度尺寸公差控制在±1mm 范围内，横向、纵向平面度要求控制在 1.5mm 内。 本文对枕梁结构的焊接变形规律进行定性分析研究，并通过工艺试验得出自 由焊接状态下枕梁结构各种焊接变形量的数据，结果表明：枕梁结构焊接产生的 横向收缩变形（ΔB1+ΔB3）为 4mm，纵向收缩变形（ΔL1+ΔL2）为 4.3mm，纵向 挠曲变形（ΔH1+ΔH2）为 17mm，横向挠曲变形和横向角变形（Δh1+Δβ1）为 3.5mm， 这些焊接变形都大大超出了枕梁的设计精度要求而使枕梁不能正常使用。 枕梁结构焊接采用 MIG 焊，枕梁结构组焊时，根据焊接变形规律及工艺试 验数据，综合利用焊接工装夹具刚性固定法和反变形法等焊接变形控制措施，有 效地控制了枕梁结构的焊接变形，使枕梁结构纵向挠曲变形由 17mm 减小到 1.5mm 以内，横向角变形由 3.5mm 减小到 1.5mm 以内。横向收缩变形由 4mm 减 小到 1mm 以内。枕梁的宽度尺寸公差，横向、纵向平面度都达到了设计精度要 求。 关键词：地铁；铝合金；枕梁；焊接变形；MIG 焊 I - Abstract Aluminum alloy is a kind of silvery light metal, corrosion resistance with low den- sity, high specific strength, superb corrosion resistance, outstanding moldability and fine weldability. So it has been widely used to manufacture metro trains all over the world. At present, the mainly used series of aluminum alloy including: 5000(Al-Mg), 6000(Al-Mg-Si) and7000(Al-Zn-Mg). However, the heat conductivity coefficient of aluminum alloy is 5 times higher than that of carbon steel, which leads to a higher need of welding input heat. Meanwhile, the thermal expansion coefficient of alu- minum alloy is 2 times as high as that of carbon st