铝合金车体部件焊接变形的产生及控制-技师论文.doc

技师专业论文 题目：铝合金车体部件焊接变形的产生及控制 姓 名： 孟栋梁 职 业： 铆工 身份证号：座机电话号码57 鉴定等级：技师 单 位：中国北车长春轨道客车股份有限公司 2015-08-07 铝合金车体部件焊接变形的产生及控制 内容摘要： 铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点，因而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎。铝合金车体是现今最先进和最具有发展前景的轨道车辆车体结构。但是铝合金的线膨胀系数较大，焊接会产生较大的应力，失稳变形问题尤为突出。 （a）CRH5型动车组 （b）CRH3型动车组 图1 200km/h和300km/h动车组 l 焊接变形产生的原因 铝合金在焊接过程中．不均匀的加热使得焊缝及其附近的 温度很高，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力 纵向内应力和横向内应力 ，致使焊接结构产生各种变形。由 于铝的热导率是钢的3倍。因此铝合金焊接变形的控制要比碳 钢结构难度大。铝合金内部发生晶粒组织的转变所引起的体积 变化也可能引起焊件的变形，这是产生焊接应力与变形的根本 原因 2 焊件的残余变形和应力的危害性 在一般铝合金焊接结构中，残余变形的危害性比残余应力 大得多，它使焊接部件的尺寸改变而无法组装，使整个构件丧 失稳定性而不能承受载荷，使产品质量大大降低。而矫正却要 消耗大量的人力和物力，有时甚至会导致产品报废。同时焊接 裂纹的产生往往也和焊接残余变形和应力有着密切的关系。因 此。在制造铝合金焊接结构时。必须充分了解焊接时内应力发 生的机理和焊后决定工件变形的基本规律， 以控制和减小其危 害性 特征分量具有明显的物理意义，测试结果表明：提取的特征分 量能够描述接头形成过程。可以映射接头质量。 3 构筑svm输入向量，对比4种核函数及不同样本数的 样本集训练svm分类器均可实现点焊接头的质量分类，参数匹 配的情况下4种核函数均能得到较好的分类结果；测试样本数 大于训练样本数时，svm仍能得到较好的分类结果；采用线性 核函数、rbf核函数在参数匹配条件下分类性能优于多项式核 函数以2~：sigmoid核函数．分类性能明显优于rbf~@经网络模 型。金属在局部影响铝合金焊接结构变形的主要因素及变形的种类 1 影响铝合金焊接结构变形的主要因素有：焊缝在结构 中的位置；结构刚性的大小；装配和焊接顺序；焊接工艺参数 的选择。 2 焊接变形 的种类有：纵向收缩和横向收缩、角变形、 波浪变形：扭曲变形。 3 焊接工艺对焊缝收缩量的影响 在焊接铝合金长焊缝时，一般在焊前沿焊缝进行点固焊。 焊接铝合金自带垫板的型材时，一般在背部垫板处进行点固 焊。这不仅有利于减小焊接变形，还有利于减小焊接内应力。 此外装配质量、工装精度以及焊接预留量对焊接变形也会产生 影响。对于厚8 mm以上铝合金焊接时，焊前需要进行预热， 以避免出现焊接裂纹，一般预热温度在100 oc左右，这样势 必会导致工件收缩变形。除了要有高精度、卡紧力强的工装保 证工件焊后尺寸合格之外，v形焊缝坡口也要预留间隙，一般 厚8 mm的铝合金焊缝间隙要留出4—5 mm，这样既保证焊接时 能够焊透．同时又可以减小工件的收缩变形。 在铝合金的焊接过程中，通过分析发现，焊接工艺中影响 焊缝收缩量的因素主要有：①焊缝的纵向收缩量随着焊缝长度 的增加而增加；② 对接焊缝的横向收缩比角焊缝的横向收缩 大；③间断焊缝比连续焊缝的收缩量小；④ 多层焊时，第1层 引起的收缩量最大，以后各层逐渐减小。因此，在打底焊时， 对接焊缝v形坡口的间隙要留得稍大些；⑤ 在夹具固定条件下 的焊接收缩量比没有夹具固定的焊接收缩量小，约减zj~40％一 70％ 4 防止焊接变形的方法 通过以上的分析。基本了解了铝合金焊接变形的产生原因 及变形的种类，针对焊接变形的原因和种类从焊接工艺上进行 改进，可以有效防止和减小焊接变形所带来的危害。以下主要 介绍几种常见的控制焊接变形的方法。 1 反变形法 在焊前进行装配时，预置反方向的变形量以抵消 补偿 焊接变形。 2 利用装配和焊接顺序来控制变形 采用合理的装配和焊接顺序来减小变形，这在生产实践中 是行之有效的好办法。在实际铝合金焊接生产中有许多结构截 面形状对称，焊缝布置也对称，但焊后却发生弯曲或扭曲变 形，这主要是装配和焊接顺序不合理引起的，也就是各条焊缝 引起的变形未能相互抵消， 以致发生变形。 焊接顺序是影响焊接结构变形的主要因素之一，安排焊接 顺序时应注意下列原则： ①所有的焊缝必须都焊到 包括被遮盖焊缝 。 ② 焊枪可达到的焊缝才可以被焊接。 ③对于有焊缝收缩现象的工件，要先焊成组装件，并在图 样上标注工艺放量。 ④ 尽量让焊缝无拘束收缩，焊接方向由内向外，由中间向