摘 要：为确保动车组生产效率提高，满足底架自动焊接的需求，使生产成本降低。本文就对某车型的高速动车组底架的自动焊接变形控制进行分析，研究某车型动车组底架自动焊接工艺，并根据焊接变形控制数据发现，在底架结构优化后采用自动焊接，通过规范的焊接顺序来预制一定的工艺放量和反变形量，控制底架焊接变形的问题，从而提高底架生产效率与质量。
关键词：动车组；底架；自动焊接；变形控制
在高速动车组底架焊接中主要是用搭接的方式将地板和铝合金车体底架边梁进行焊接，用手工焊接工艺，但这种焊接方式的成本高，生产周期长。为提高生产效率，缩短生产周期，确保动车组运行的安全性和稳定性，就应对动车组底架焊接工艺进行优化，在边梁与底板连接中采用插接的方式，利用机器人来进行自动焊接，从而有效解决焊接成本高，生产周期长的问题。但在新结构中焊接工艺会导致焊接变形问题的发生，如底板平面度超差、变量角度倾斜等，为了解决焊接工艺所引起的焊接变形问题，本文就对自动焊接工艺进行分析，总结底架焊接变形控制问题与难点，控制焊接变形量，确保车体外观质量与平面度标准。
1 底架焊接变形分析
铝合金车体底架是框架式设计结构，主要是由地板、边梁、横梁与枕梁等部分所组成，其中底架边梁、横梁、底架枕梁、底板等均为热处理强化铝合金，因这种材质的熔点低，热膨胀系数大，在焊接过程中容易出现焊接变形问题，因此就需要对焊接变形问题加以控制。在铝合金底架生产过程中工序較多，如地板铺装、底架框架组焊、端部底架预组等，在底架结构焊接中焊接量大，且接头多，在底架半宽尺寸控制中难度较大。底架半宽尺寸通常和底架整体平面度、底架宽度与长度、边梁直线度等都有着一定的联系，将半宽尺寸控制到位后，才能改善其他尺寸，因此在底架焊接变形控制中应将半宽尺寸的控制作为重点。对底架半宽尺寸主要影响因素有底架框架焊接变形、横梁焊接变形、边梁直线度、地板铺装焊接变形等，通过对焊接工艺优化、刚性固定和预制反变形等诸多方式来控制半宽尺寸。
2 焊接控制
2.1 底架变形控制要点
在高铁动车组中底架是其重要的承载部位，对铝合金车体的底架技术要求较高，通常单边的宽度尺寸为-4mm，要求边梁的倾斜度控制在1.5mm内，地板上应具有上挠度，平面度控制在3mm之内。
2.2 焊接工装和装配
在产品正式生产过程中，所采取的工装焊接与试件焊接相同，但由于在产品生产中对应型材较长，压卡点较多，产品型材两端均有两组侧向压卡型材，工作试件在长度上受到一定的限制，且两端并不含有压卡点。此外，在地板铺装的过程中为确保焊接质量，满足焊接要求，在地板装配时留有一定的间隙，在边梁和地板搭接时要求焊接间隙在0.8mm之内。
2.3 预留工艺装配放量和反变形
为了对底架宽度焊接变形问题进行更好的控制，在焊接过程中根据工作试件的变形量要求，将宽度工艺放量设定为10mm。从而可以用来减少在边梁和地板焊接时所造成的焊接横向变形，在控制边梁倾斜度时通常是在地板反装焊接时对变量预制反变形量的控制，通常反变形量在2mm，也就是说在反装时，在边梁的上侧区域整体向外拉2mm，在工作试件时底架横向并未添加反变形，根据试件的变形量在底架反装焊接时，对底板做了一定的预制反变形。
2.4 焊接顺序
在焊接变形控制中焊接顺序也是重要的一种控制方式，焊接顺序对焊接变形也会产生一定的影响，为避免对焊接效率带来影响。采用与工作试件相同的顺序，即先正装焊接，再反装焊接。焊接方向从底架一端焊接到另一端，采用这种焊接方式，底板横向两侧在无外力束缚的作用下，在中间焊接时所产生的焊接应力应按照顺序进行依次释放，使底架焊后残余应力减少，减少底架焊接变形量。
2.5 边梁直线度控制
在底架框架焊接完工后，应对变量的直线度进行测量与控制，如在排水口边梁有局部凹点，使此处的车体宽度小，而造成这一原因的主要因素是焊接附近框架小横梁中，焊接产生横向残余应力，使焊缝两侧的边梁拉向车体内部，由于存在排水口，该处边梁刚性较弱，在焊接应力作用下容易发生变形。对于此问题在焊接施工中首先要进行刚性固定，在边梁排水口位置应用工艺撑杆，使此区域边梁刚性增加，使该处的焊接变形情况得到有效控制。此外，在组装过程中应对间隙进行控制，确保小横梁和边梁间隙控制在0.5mm内，如小横梁无法安装，则不允许沿割小横梁长度，并采用千斤顶加大边梁和牵引梁之间的间距，确保小横梁安装。此外，焊接变形量大小还受到焊接热输入量有关，如果焊接中根部间隙过大，则需要填充一定的焊缝金属，使焊接热输入量增加，增加焊接变形量，控制边梁和横梁闪缝，使焊接变形减小。
3 结语
在特殊工件焊接中因其焊接结构比较独特，在焊接试件时可以对焊接变形数据进行摸索，为正式产品生产提供依据。在地板与边梁插接结构底架安装中采用自动焊接方式，在焊接过程中控制焊接变形量，严格按照先正后反，先中间后两侧的顺序来进行焊接，控制焊接变形情况，确保产品的生产质量，提高生产效率。
参考文献：
[1]谢素明，韩冰，兆文忠.动车组铝合金车体焊接接头应力集中区域识别[J].大连交通大学学报，2018，39（01）：16.
[2]谢素明，赵建，王成强.动车组铝合金车体结构刚度协调设计原则[J].大连交通大学学报，2016，37（05）：8-12.
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