机车辅助变压器柜安装座组焊及变形矫正工艺.docx

FXD1 型机车底架结构中，辅助变压器柜安装座、牵引变流柜安装座、制动柜安装座、冷却塔安装座、列供安装座等梁体的组焊质量，直接影响到柜体的安装质量及稳定性。各梁体均属于细长形结构且呈非封闭截面，抗弯曲刚性较小，加之三条直通的长焊缝都偏于梁体一侧的上方，对于结构中性轴的布置极不对称，因此，梁体焊接后在水平及垂直方向均产生了较大的弯曲变形。本文就是针对这种细长形结构梁体的焊接与矫正提出了解决方案。辅助变压器柜安装座与其他安装座虽然在结构上略有不同，但设计要求及焊接工艺均相同，因此本文主要以辅助变压器柜安装座为例进行组焊与矫正工艺分析。 梁体结构及技术要求 辅助变压器柜安装座结构示意图如图1 所示，是由Ⅲ型安装轨、小筋板、弯板和筋板组成，其中小筋板、弯板和筋板的材质为Q460ME，厚度为4mm。技术要求为：梁体焊后调平、调直，安装轨平面度公差为±1.5mm，直线度公差为±1.0mm。 图1 辅助变压器柜安装座结构示意图 梁体焊接变形分析 为了减小焊接后构件的弯曲变形，在结构设计时应力求使焊缝位置对称于焊接构件的中性轴或者接近于中性轴，这样就有可能使中性轴两侧焊缝产生的弯曲变形完全抵消或部分抵消，从而减小构件弯曲变形。辅助变压器柜安装座的焊缝集中在x-x 轴的上方和y-y 轴的一侧，x-x 轴的下方和y-y轴的另一侧无焊缝，如图2 所示，因此弯板与筋板三条直通的长焊缝a2和（3HY、a2）以及弯板与Ⅲ型安装轨角焊缝z3.5 和a3 的纵向及横向收缩，使梁体向x-x轴方向产生弯曲，即梁体在垂直方向产生了下挠；上述焊缝的收缩又使梁体向y-y 轴方向产生了弯曲，即梁体在水平方向产生了旁弯，并且两种弯曲变形的程度均较为严重，如图3 所示。 图2 焊缝的位置 减小梁体焊接变形的措施 弹性反变形法 梁体弹性反变形时的方向要与梁体焊接后的变形方向相反，弹性反变形装置如图4 所示，矫正力的大小应以垂直压紧装置或水平顶紧装置的伸出长度表示。根据梁体的变形程度，记录每次顶杆的伸出长度，直至确定出最佳矫正效果的伸出长度。 图4 弹性反变形装置 合理选择焊接顺序和焊接规范 焊接方向应当从最受限制的区域朝较少受限制的区域进行焊接。由于反变形过程中，梁体的中部在水平和垂直方向都施加了一定的作用力，中间位置受到了更多的限制，所以应从梁体中部向两侧进行焊接，如图5 所示。尽量避免（3HY、a2）焊缝一次性焊接填充，控制焊接热输入量，减少梁体向水平或垂直方向变形的趋势。可采用能够使热量分散的分段退焊法进行焊接，并且在保证焊缝熔深的情况下，尽量避免焊接参数过大，即采用较细的焊丝和较小的焊接电流进行焊接，以免造成热输入加大，减少梁体的变形程度。 图5 弯板与筋板a2、（3HY、a2）焊缝的焊接方向 焊接小筋板时，不同的焊接方向会引起不同的变形情况和内应力状态，所以尽可能使焊缝收缩引起的变形与梁体焊后变形方向相反。以弯板与小筋板a2 焊缝为例进行说明，如图6 所示，焊接a2 焊缝时都采用同一方向“直通”焊接，即由梁体底部向R 圆弧方向进行焊接。由于每道焊缝都是始焊端的横向收缩略大于终焊端，导致a2 焊缝的横向收缩引起梁体产生了上拱变形，恰好与梁体焊后产生的下挠变形方向相反，减小了梁体的变形程度。 图6 弯板与小筋板a2 焊缝的焊接方向 由于Ⅲ型安装轨与弯板的角焊缝在x-x轴的上方，焊缝收缩会引起梁体产生下挠，因此Ⅲ型安装轨的焊接可选择在辅助变压器柜安装座安装完毕后进行焊接，此时辅助变压器柜安装座与底架上盖板焊接后，梁体由开放式结构变为了抗变形能力较强的箱式结构，增加了梁体的刚性及抗变形能力，此时进行Ⅲ型安装轨的焊接不会引起梁体变形。 采取上述措施后，梁体变形得到了一定控制，减少了后续火焰矫正的工作量。 火焰矫正工艺 火焰矫正的效果关键在于加热位置、加热形状和加热先后顺序的选择。因此，火焰矫正前一定要全面分析构件的结构和构件焊后变形的大小和方向，以制定出合理的矫正方案。 梁体加热位置的选择 矫正梁体的旁弯时，三角形顶点在梁体弯曲凹面的一侧，三角形底边在梁体弯曲凸面的一侧，这个加热形状矫正力较强，矫正旁弯的效果也较为明显，如图7 所示。但在实际操作中，不能按图示位置进行加热，其原因是：梁体焊接后已经出现下挠变形现象，若按图示位置进行火焰矫正，则热量全部集中在梁体上表面，加热后梁体产生的下挠会变得更加严重，这对后续矫正梁体的挠曲变形是非常不利的。 图7 三角形加热位置 矫正梁体旁弯时，应在弯板的立面（凸面）进行线状加热。如图8 所示，若火焰沿小筋板的焊缝向上线状加热至弯板的R 处，冷却后由于加热线的横向收缩，使梁体凸面一侧的长度“变短”，于是梁体被“拉直”。此加热方法虽然不能使梁体的直线度达到技术要求，但减少了后续矫正旁弯时在x-x 轴上方的加热面积，减小了梁体的下挠变形。 图8