動車組制造工藝4

1、1第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝第一節(jié)第一節(jié) 焊接方法及設(shè)備焊接方法及設(shè)備一、焊接方法及其分類一、焊接方法及其分類1. 焊接：是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使二個(gè)分焊接：是指通過適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)過程使二個(gè)分離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子離的固態(tài)物體產(chǎn)生原子(或分子或分子)間結(jié)合力而連間結(jié)合力而連接成一體的連接方法。接成一體的連接方法。 2. 焊接可分為熔化焊、固相焊接和釬焊三大類焊接可分為熔化焊、固相焊接和釬焊三大類:2第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝熔化焊接：按照熱源形式不同分為：電弧焊，氣焊，熔化焊接：按照熱源形式不同分為：電弧焊，氣焊，鋁熱焊，電渣焊

2、，電子束焊、激光焊等。鋁熱焊，電渣焊，電子束焊、激光焊等。 固相焊接：按加熱的方法不同分為：電阻點(diǎn)、縫焊，固相焊接：按加熱的方法不同分為：電阻點(diǎn)、縫焊，電阻對焊，冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、鍛焊、擴(kuò)散電阻對焊，冷壓焊、超聲波焊、爆炸焊、鍛焊、擴(kuò)散焊等。焊等。釬焊：是利用某些熔點(diǎn)低于被連接構(gòu)件材料熔點(diǎn)的熔釬焊：是利用某些熔點(diǎn)低于被連接構(gòu)件材料熔點(diǎn)的熔化金屬（釬料）作為連接的媒介物在連接界面上的流化金屬（釬料）作為連接的媒介物在連接界面上的流散浸潤作用，然后冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法。散浸潤作用，然后冷卻結(jié)晶形成結(jié)合面的方法。3第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝二、車體制造中常

3、用焊接方法二、車體制造中常用焊接方法 車體通常采用耐候鋼、不銹鋼和鋁合金等車體通常采用耐候鋼、不銹鋼和鋁合金等材料制造，采用的焊接方法主要有：材料制造，采用的焊接方法主要有：CO2氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊電阻焊電阻焊熔化極氬弧焊（熔化極氬弧焊（MIG焊）焊）鎢極氬弧焊（鎢極氬弧焊（TIG焊）焊）4第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝1. 電阻焊電阻焊電阻焊又稱接觸焊，屬壓焊范疇。它是將準(zhǔn)備連接的電阻焊又稱接觸焊，屬壓焊范疇。它是將準(zhǔn)備連接的工件置于兩電極之間加壓，并對焊接處通以電流，利工件置于兩電極之間加壓，并對焊接處通以電流，利用工件電阻產(chǎn)生的熱量加熱并形成局部熔化用工件電

4、阻產(chǎn)生的熱量加熱并形成局部熔化(或達(dá)到塑或達(dá)到塑性狀態(tài)性狀態(tài))，斷電后，在壓力繼續(xù)作用下，形成牢固接頭。，斷電后，在壓力繼續(xù)作用下，形成牢固接頭。電阻焊有兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)：一是利用電流通過焊接電阻焊有兩個(gè)最顯著的特點(diǎn)：一是利用電流通過焊接區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱；二是在壓力作用下，區(qū)的電阻產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱；二是在壓力作用下，通電加熱、冷卻，形成接頭。通電加熱、冷卻，形成接頭。5第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（1）電阻焊的分類）電阻焊的分類按接頭形式分為按接頭形式分為搭接電阻焊搭接電阻焊和和對接電阻焊對接電阻焊兩種；兩種；根據(jù)工藝方法可分為根據(jù)工藝方法可分為點(diǎn)焊點(diǎn)

5、焊、縫焊縫焊以及以及對焊對焊等；等；按電流或能量的種類大致可分為按電流或能量的種類大致可分為交流交流，脈沖脈沖及及直流直流三類等。三類等。 6第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 點(diǎn)焊點(diǎn)焊 點(diǎn)焊時(shí)，板件點(diǎn)焊時(shí)，板件3由銅合金由銅合金電極電極2壓緊后通電加熱，至工壓緊后通電加熱，至工件內(nèi)部形成應(yīng)有尺寸的熔化件內(nèi)部形成應(yīng)有尺寸的熔化核心核心4為止，切斷電流，核心為止，切斷電流，核心冷卻凝固后去除壓力。核心冷卻凝固后去除壓力。核心周圍的塑性變形區(qū)稱為塑性周圍的塑性變形區(qū)稱為塑性環(huán)，可隔絕周圍氣氛對核心環(huán)，可隔絕周圍氣氛對核心熔化金屬的侵襲，并可防止熔化金屬的侵襲，并可防止飛濺。

6、飛濺。7第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 縫焊縫焊 縫焊用滾盤縫焊用滾盤代替電極，通常代替電極，通常把一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)相把一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)相互重疊起來，形互重疊起來，形成類似連續(xù)點(diǎn)焊成類似連續(xù)點(diǎn)焊的焊縫。的焊縫。8第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝按滾盤轉(zhuǎn)動與饋電方式分為：按滾盤轉(zhuǎn)動與饋電方式分為：連續(xù)縫焊連續(xù)縫焊(滾盤連續(xù)滾動，電流連續(xù)接通滾盤連續(xù)滾動，電流連續(xù)接通)；斷續(xù)縫焊斷續(xù)縫焊(滾盤連續(xù)滾動，電流間歇接通滾盤連續(xù)滾動，電流間歇接通)；步進(jìn)式縫焊步進(jìn)式縫焊(滾盤滾動與通電均為間歇式，電流在滾盤不動時(shí)滾盤滾動與通電均為間歇式，電流在滾盤不動時(shí)輸入輸入

7、)。按供電方向或一次成縫特點(diǎn)也可分為：按供電方向或一次成縫特點(diǎn)也可分為：單面縫焊；單面縫焊；雙面縫焊；雙面縫焊；單縫縫焊；單縫縫焊；雙縫縫焊等。雙縫縫焊等。9第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 對焊對焊 對焊是電阻焊的另一大類，在造船、汽車及一般對焊是電阻焊的另一大類，在造船、汽車及一般機(jī)械工業(yè)中占有重要地位，如船用錨鏈、汽車曲軸、機(jī)械工業(yè)中占有重要地位，如船用錨鏈、汽車曲軸、飛機(jī)上操縱用拉桿、發(fā)動機(jī)中各種安裝邊等焊接中都飛機(jī)上操縱用拉桿、發(fā)動機(jī)中各種安裝邊等焊接中都有應(yīng)用。有應(yīng)用。 對焊包括：電阻對焊，閃光對焊，交流電阻焊，脈對焊包括：電阻對焊，閃光對焊，交流電阻焊，

8、脈沖焊沖焊(包括電容貯能和直流脈沖等）。包括電容貯能和直流脈沖等）。10第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 例如：電阻對焊例如：電阻對焊 將零件置于鉗口將零件置于鉗口(即電極即電極)中夾緊，并使兩零件端面壓中夾緊，并使兩零件端面壓緊，然后通電加熱；當(dāng)零件端面及附近金屬加熱到一定溫緊，然后通電加熱；當(dāng)零件端面及附近金屬加熱到一定溫度時(shí)，突然增大壓力進(jìn)行頂鍛，兩零件便在同態(tài)下形成牢度時(shí)，突然增大壓力進(jìn)行頂鍛，兩零件便在同態(tài)下形成牢固的對接接頭。固的對接接頭。11第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（2）電阻焊的優(yōu)點(diǎn)）電阻焊的優(yōu)點(diǎn) 電阻焊冶金過程簡單，熱

9、影響區(qū)小，變形小，易于電阻焊冶金過程簡單，熱影響區(qū)小，變形小，易于 獲得質(zhì)量較好的焊接接頭。獲得質(zhì)量較好的焊接接頭。 與鉚接結(jié)構(gòu)相比，重量輕、結(jié)構(gòu)簡化，易于得到形與鉚接結(jié)構(gòu)相比，重量輕、結(jié)構(gòu)簡化，易于得到形狀復(fù)雜的零件。狀復(fù)雜的零件。(1) 電阻焊因機(jī)械化、自動化程度高，可提高生產(chǎn)率，電阻焊因機(jī)械化、自動化程度高，可提高生產(chǎn)率，改善工作條件。與手工鉚接相比，采用點(diǎn)焊可節(jié)省改善工作條件。與手工鉚接相比，采用點(diǎn)焊可節(jié)省工時(shí)工時(shí)5/6以上，與成組壓鉚相比也可節(jié)省一半的工時(shí)。以上，與成組壓鉚相比也可節(jié)省一半的工時(shí)。12第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝表面質(zhì)量較好，易于保證氣密

10、。采用點(diǎn)焊或縫焊裝配，表面質(zhì)量較好，易于保證氣密。采用點(diǎn)焊或縫焊裝配，可獲得較好的表面質(zhì)量，避免表面金屬的損傷。使用可獲得較好的表面質(zhì)量，避免表面金屬的損傷。使用點(diǎn)、縫焊比鉚接易于保證氣密性。點(diǎn)、縫焊比鉚接易于保證氣密性。 13第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（3）電阻焊的應(yīng)用）電阻焊的應(yīng)用 電阻焊適用于薄板的搭接和型材的對接，在航電阻焊適用于薄板的搭接和型材的對接，在航空、汽車、地鐵車輛、鍋爐、自行車、量具刃具以空、汽車、地鐵車輛、鍋爐、自行車、量具刃具以及無線電器件等工業(yè)領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。及無線電器件等工業(yè)領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。 如國外某些鋁制高速地鐵車輛

11、的制造，每臺車如國外某些鋁制高速地鐵車輛的制造，每臺車輛約有輛約有10000個(gè)焊點(diǎn)，一輛轎車至少有個(gè)焊點(diǎn)，一輛轎車至少有5000個(gè)焊點(diǎn)。個(gè)焊點(diǎn)。電阻焊還可用于客車側(cè)墻板與側(cè)立柱的連接，底架電阻焊還可用于客車側(cè)墻板與側(cè)立柱的連接，底架側(cè)梁等縱向梁的拼接等。側(cè)梁等縱向梁的拼接等。14第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2. 2. 熔化極氬弧焊（熔化極氬弧焊（MIGMIG焊）焊） 熔化極氬弧焊特點(diǎn)（熔化極氬弧焊特點(diǎn)（4）：）：電弧功率大，熱量集中，熱影響區(qū)小，生產(chǎn)率高。電弧功率大，熱量集中，熱影響區(qū)小，生產(chǎn)率高。與手工鎢極氬弧焊（與手工鎢極氬弧焊（TIG）相比，效率提高）相比，

12、效率提高34倍，倍，并隨著焊件厚度的增大，生產(chǎn)率明顯提高。并隨著焊件厚度的增大，生產(chǎn)率明顯提高。廣泛應(yīng)用于中厚度和大厚度鋁合金板材的焊接。例廣泛應(yīng)用于中厚度和大厚度鋁合金板材的焊接。例如，焊接如，焊接30mm厚的鋁板可不必預(yù)熱，只焊正、反兩厚的鋁板可不必預(yù)熱，只焊正、反兩層即可獲得表面光滑、質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。層即可獲得表面光滑、質(zhì)量優(yōu)良的焊縫。15第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊縫的氣孔敏感性較大，這與焊絲直徑有顯著的關(guān)焊縫的氣孔敏感性較大，這與焊絲直徑有顯著的關(guān)系。為此，常選用粗焊絲及較大的焊接電流。焊絲系。為此，常選用粗焊絲及較大的焊接電流。焊絲直徑越粗，焊絲的比

13、表面積直徑越粗，焊絲的比表面積(單位長度的焊縫中熔化單位長度的焊縫中熔化焊絲的表面積與其體積之比焊絲的表面積與其體積之比)就越??；反之，越大。就越??；反之，越大。用細(xì)焊絲焊接時(shí)，由鋁絲表面帶入溶池的氧化膜及用細(xì)焊絲焊接時(shí)，由鋁絲表面帶入溶池的氧化膜及表面吸附水等雜質(zhì)的數(shù)量要高于粗絲焊，因此容易表面吸附水等雜質(zhì)的數(shù)量要高于粗絲焊，因此容易產(chǎn)生氣孔。產(chǎn)生氣孔。16第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝3. 3. 鎢極氬弧焊（鎢極氬弧焊（TIGTIG焊）焊） 鎢極氬弧焊是鎢極氣體保護(hù)焊鎢極氬弧焊是鎢極氣體保護(hù)焊(TIG)的一種。它是在的一種。它是在氬氣保護(hù)層下，以燃燒于非熔化電極

14、氬氣保護(hù)層下，以燃燒于非熔化電極(鎢極鎢極)與焊件間的電與焊件間的電弧作為熱源，熔化鋁合金填充焊絲及基體金屬而實(shí)現(xiàn)焊接弧作為熱源，熔化鋁合金填充焊絲及基體金屬而實(shí)現(xiàn)焊接的一種方法。的一種方法。 17第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（1）鎢極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)）鎢極氬弧焊的優(yōu)點(diǎn)焊絲端部及熔池受到氬氣保護(hù)，使其不與空氣中的氧和焊絲端部及熔池受到氬氣保護(hù)，使其不與空氣中的氧和氮等氣體反應(yīng)，氬氣既不與金屬起化學(xué)作用，也不熔解氮等氣體反應(yīng)，氬氣既不與金屬起化學(xué)作用，也不熔解于金屬中，使焊接冶金反應(yīng)變得簡單和容易控制；于金屬中，使焊接冶金反應(yīng)變得簡單和容易控制； 熱量集中，焊件的熱影響

15、區(qū)狹窄，焊接變形小；熱量集中，焊件的熱影響區(qū)狹窄，焊接變形??； 接頭形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序；接頭形式不受限制，并可省略焊后清理熔渣等工序； 由于交流氬弧焊時(shí)產(chǎn)生的由于交流氬弧焊時(shí)產(chǎn)生的“陰極破碎陰極破碎”作用，可以較徹作用，可以較徹底地清除掉焊件表面的氧化膜；底地清除掉焊件表面的氧化膜； 電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀、光滑，焊接接頭質(zhì)量優(yōu)電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀、光滑，焊接接頭質(zhì)量優(yōu)良。良。18第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（2）鎢極氬弧焊的應(yīng)用）鎢極氬弧焊的應(yīng)用 主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接，如飛機(jī)制造、原主要用于重要結(jié)構(gòu)的焊接，如飛機(jī)制造、原子能、化

16、工及紡織等工程中。它適于焊接子能、化工及紡織等工程中。它適于焊接120 mm厚的焊件。厚的焊件。19第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝第二節(jié)第二節(jié) 車體結(jié)構(gòu)的焊接變形車體結(jié)構(gòu)的焊接變形 一、焊接應(yīng)力和變形分析一、焊接應(yīng)力和變形分析 焊接過程有其特殊性焊接過程有其特殊性 焊接時(shí)的溫度變化范圍大，在焊縫上最高溫度可達(dá)焊接時(shí)的溫度變化范圍大，在焊縫上最高溫度可達(dá)到材料的沸點(diǎn)，而離開熱源溫度急劇下降直至室溫；到材料的沸點(diǎn)，而離開熱源溫度急劇下降直至室溫； 焊接時(shí)由于溫度變化范圍大可能出現(xiàn)相變，相變結(jié)焊接時(shí)由于溫度變化范圍大可能出現(xiàn)相變，相變結(jié)果將引起許多物理和力學(xué)參數(shù)的變化；果

17、將引起許多物理和力學(xué)參數(shù)的變化；1.焊接溫度場的分布復(fù)雜。焊接溫度場的分布復(fù)雜。20第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2. 平面假設(shè)平面假設(shè) 在焊接速度較快，在焊接速度較快，材料導(dǎo)熱性差的情況下，材料導(dǎo)熱性差的情況下，在焊接溫度場的后部，在焊接溫度場的后部，還有一個(gè)相當(dāng)長的區(qū)域還有一個(gè)相當(dāng)長的區(qū)域縱向的溫度梯度較小，縱向的溫度梯度較小，仍可用平面假設(shè)。仍可用平面假設(shè)。21第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊接應(yīng)力和變形分析焊接應(yīng)力和變形分析 設(shè)一低碳鋼平板條，設(shè)一低碳鋼平板條，沿其中心線焊接一條縱向沿其中心線焊接一條縱向焊縫，在焊接過程中出現(xiàn)焊縫

18、，在焊接過程中出現(xiàn)一個(gè)溫度場。在接近熱源一個(gè)溫度場。在接近熱源處取一橫截面，該截面上處取一橫截面，該截面上的溫度如圖所示。的溫度如圖所示。 22第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊接時(shí)的應(yīng)力焊接時(shí)的應(yīng)力加熱板條的溫度為加熱板條的溫度為T,自由變形為自由變形為T 板條的伸長量為板條的伸長量為eDD區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)塑性變形，屈服極限區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)塑性變形，屈服極限可視為零，不產(chǎn)生應(yīng)力可視為零，不產(chǎn)生應(yīng)力DC和和DC區(qū)域屈服極限從零迅速上區(qū)域屈服極限從零迅速上升到室溫時(shí)的數(shù)值，應(yīng)力也逐漸增加升到室溫時(shí)的數(shù)值，應(yīng)力也逐漸增加CB和和CB區(qū)域應(yīng)力為室溫時(shí)的屈服區(qū)域應(yīng)力為室溫時(shí)的屈服極限，其

19、值保持不變極限，其值保持不變AB和和AB區(qū)域金屬完全處于彈性狀區(qū)域金屬完全處于彈性狀態(tài)內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比態(tài)內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比壓應(yīng)力壓應(yīng)力拉應(yīng)力拉應(yīng)力23第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊接后的應(yīng)力焊接后的應(yīng)力 板條恢復(fù)到原來室溫后，板條恢復(fù)到原來室溫后，板條中間區(qū)域的長度將比原來板條中間區(qū)域的長度將比原來有所縮短，由于截面要保持平有所縮短，由于截面要保持平面，該區(qū)域收縮受到兩側(cè)金屬面，該區(qū)域收縮受到兩側(cè)金屬的限制，出現(xiàn)了新的應(yīng)力和變的限制，出現(xiàn)了新的應(yīng)力和變形：形： 板條中間受拉兩側(cè)受壓，板條中間受拉兩側(cè)受壓，板條端面的位移就是殘余變形。板條端面的位移就是殘余變形。A

20、A24第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝結(jié)論：結(jié)論：板條焊接時(shí)，在溫度超過板條焊接時(shí)，在溫度超過600的焊縫區(qū)域產(chǎn)生了壓縮的焊縫區(qū)域產(chǎn)生了壓縮塑性變形，焊接后，板條焊縫區(qū)域的長度將比原來有所塑性變形，焊接后，板條焊縫區(qū)域的長度將比原來有所縮短，根據(jù)平面假設(shè)，此時(shí)，板條焊縫區(qū)域受有拉應(yīng)力，縮短，根據(jù)平面假設(shè)，此時(shí)，板條焊縫區(qū)域受有拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域受有壓應(yīng)力，形成一個(gè)新的平衡應(yīng)力系統(tǒng)，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域受有壓應(yīng)力，形成一個(gè)新的平衡應(yīng)力系統(tǒng)，同時(shí)，板條在幾何尺寸上也發(fā)生了變化，于是，板條產(chǎn)同時(shí)，板條在幾何尺寸上也發(fā)生了變化，于是，板條產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力和殘余變形。生了焊接殘余應(yīng)

21、力和殘余變形。板條不均勻的局部加熱和冷卻是焊接殘余應(yīng)力和變形產(chǎn)板條不均勻的局部加熱和冷卻是焊接殘余應(yīng)力和變形產(chǎn)生的根本原因。生的根本原因。25第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝二、常見焊接結(jié)構(gòu)的殘余變形二、常見焊接結(jié)構(gòu)的殘余變形板材對接時(shí)的變形板材對接時(shí)的變形縱向和橫向變形縱向和橫向變形縱向收縮：縱向收縮：0.150.3mm/m橫向收縮：橫向收縮： V型坡口：型坡口：0.1+0.6 X型坡口：型坡口：0.1+0.426第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝不同板寬、不同鋼板對接不同板寬、不同鋼板對接 時(shí)的彎曲變形，彎曲方向時(shí)的彎曲變形，彎曲方向 與寬

22、板一致與寬板一致角變形角變形 V型坡口：型坡口：23 X型坡口相對較小型坡口相對較小27第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2. 丁字梁焊接時(shí)的變形丁字梁焊接時(shí)的變形縱向收縮縱向收縮角變形角變形彎曲變形彎曲變形橫向收縮橫向收縮 28第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝丁字粱等細(xì)長桿件結(jié)構(gòu)的縱向收縮量為：丁字粱等細(xì)長桿件結(jié)構(gòu)的縱向收縮量為： 式中式中 FH焊縫截面積焊縫截面積(mm2)； F 桿件截面積桿件截面積(mm2)； L 桿件長度桿件長度(mm)； k1 系數(shù)。系數(shù)。 雙面角焊縫丁字粱的縱向收縮量由單面角焊縫雙面角焊縫丁字粱的縱向收縮量由單面角

23、焊縫的縱向收縮量乘以系數(shù)的縱向收縮量乘以系數(shù)1.151.40FLFklH1 縱縱29第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝丁字梁彎曲變形的撓度丁字梁彎曲變形的撓度 f 的估算公式為：的估算公式為： 式中式中 e 焊縫到桿件中性軸的距離焊縫到桿件中性軸的距離(mm)； I 焊件截面慣性矩焊件截面慣性矩(mm4)。 對于雙面角焊縫結(jié)構(gòu)，則再乘系數(shù)對于雙面角焊縫結(jié)構(gòu)，則再乘系數(shù)1.151.40。IeLFkfH821 30第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝角焊縫橫向收縮估算公式：角焊縫橫向收縮估算公式： 連續(xù)單面角焊縫：連續(xù)單面角焊縫： 間斷單面角焊縫：間斷

24、單面角焊縫： 式中式中 K 焊角尺寸焊角尺寸(mm)； 翼、腹板中較薄者的厚度翼、腹板中較薄者的厚度(mm)； t 斷續(xù)焊縫中心距斷續(xù)焊縫中心距(mm)； l 段焊縫長度段焊縫長度(mm)。 雙面焊時(shí)，橫向收縮量大致是單面焊時(shí)的雙面焊時(shí)，橫向收縮量大致是單面焊時(shí)的2倍。倍。 Kl 橫橫ltKl 橫橫31第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝丁字梁的角變形丁字梁的角變形 是指圖（是指圖（c）和（）和（d）兩種角變形的綜合結(jié)果，其大?。﹥煞N角變形的綜合結(jié)果，其大小與板厚、是否開坡口、焊縫截面形狀，以及焊接方法等與板厚、是否開坡口、焊縫截面形狀，以及焊接方法等因素有關(guān)?？赏ㄟ^估算

25、或?qū)崪y獲得。因素有關(guān)?？赏ㄟ^估算或?qū)崪y獲得。32第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝工字梁焊接時(shí)的變形工字梁焊接時(shí)的變形縱向收縮縱向收縮垂直方向彎曲垂直方向彎曲水平方向彎曲水平方向彎曲33第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 如下圖所示：如下圖所示： 工字梁的所有焊縫都對稱地分布于水工字梁的所有焊縫都對稱地分布于水平軸的上、下，為什么會產(chǎn)生垂直方向的彎曲呢平軸的上、下，為什么會產(chǎn)生垂直方向的彎曲呢?這是因?yàn)楣ぷ至旱暮附哟涡蜻@是因?yàn)楣ぷ至旱暮附哟涡蛴邢群蠖茐牧似鋵ΨQ性，有先后而破壞了其對稱性，隨著焊縫的增加，梁的剛度隨著焊縫的增加，梁的剛度也在增加。

26、顯然先焊的焊縫也在增加。顯然先焊的焊縫產(chǎn)生的變形大，后焊的焊縫產(chǎn)生的變形大，后焊的焊縫產(chǎn)生的變形小，最終形成了產(chǎn)生的變形小，最終形成了彎曲變形。彎曲變形。34第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝薄板焊接時(shí)波浪變形薄板焊接時(shí)波浪變形如果焊縫區(qū)外的焊接壓應(yīng)力超如果焊縫區(qū)外的焊接壓應(yīng)力超過板材的臨界應(yīng)力，使薄板局過板材的臨界應(yīng)力，使薄板局部失穩(wěn)而隆起形成波浪變形部失穩(wěn)而隆起形成波浪變形 板厚在板厚在8 10mm 以上時(shí)，一以上時(shí)，一般不會出現(xiàn)波浪變形般不會出現(xiàn)波浪變形35第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝三、車體結(jié)構(gòu)焊接變形及防止措施三、車體結(jié)構(gòu)焊接變形

27、及防止措施（一）車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析（一）車體鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析波浪變形和彎曲變形占波浪變形和彎曲變形占90，角變形和尺寸誤差，角變形和尺寸誤差占占10波浪變形分布波浪變形分布車頂板：車頂板：20，側(cè)墻板：側(cè)墻板：68，端墻板：端墻板：1236第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝牽引梁彎曲變形牽引梁彎曲變形側(cè)立柱上凸和旁彎側(cè)立柱上凸和旁彎車頂端板波浪變形車頂端板波浪變形彎曲變形：如牽引梁，鋼骨架等彎曲變形：如牽引梁，鋼骨架等37第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（二）防止和減小車體結(jié)構(gòu)焊接變形的措施（二）防止和減小車體結(jié)構(gòu)焊接變形的措施 防止尺寸

28、誤差，下料時(shí)放長或放寬尺寸：防止尺寸誤差，下料時(shí)放長或放寬尺寸：(1) 材料的線膨脹系數(shù)。線膨脹系數(shù)大的材料，焊后收材料的線膨脹系數(shù)。線膨脹系數(shù)大的材料，焊后收縮量也大。不銹鋼和鋁合金的線膨脹系數(shù)比低碳鋼縮量也大。不銹鋼和鋁合金的線膨脹系數(shù)比低碳鋼大。所以焊接變形也比低碳鋼大。大。所以焊接變形也比低碳鋼大。(2) 焊縫的縱向收縮隨焊縫長度的增加而增加。焊縫的縱向收縮隨焊縫長度的增加而增加。(3) 焊縫的橫向收縮則隨焊縫寬度的增加而增加。如前焊縫的橫向收縮則隨焊縫寬度的增加而增加。如前所述，一條焊縫的橫向收縮量約相當(dāng)于所述，一條焊縫的橫向收縮量約相當(dāng)于24m長焊長焊縫的縱向收縮量，所以焊縫的橫向

29、收縮不可忽視?？p的縱向收縮量，所以焊縫的橫向收縮不可忽視。38第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝防止彎曲變形防止彎曲變形（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面結(jié)構(gòu)和焊縫位置對稱結(jié)構(gòu)和焊縫位置對稱減小焊縫數(shù)量、斷面尺寸和減小焊縫數(shù)量、斷面尺寸和長度長度盡可能采用整體壓型結(jié)構(gòu)以盡可能采用整體壓型結(jié)構(gòu)以減少焊縫數(shù)量減少焊縫數(shù)量 39第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（2）制造工藝方面）制造工藝方面反變形法反變形法利用裝配利用裝配-焊接夾具防止變形焊接夾具防止變形40第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝正確地確定裝配正確地確定裝配-焊接次

30、序焊接次序41第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝方案方案： 先裝配兩片槽鋼和下蓋板，焊接焊縫先裝配兩片槽鋼和下蓋板，焊接焊縫C，然后再，然后再裝配隔板，焊接焊縫裝配隔板，焊接焊縫B和和A，即，即C、B、A（或（或 C、A、B）。這個(gè)方案的特點(diǎn)是：縱向長焊縫）。這個(gè)方案的特點(diǎn)是：縱向長焊縫C距距x-x軸較軸較遠(yuǎn)，產(chǎn)生較大的上撓變形遠(yuǎn)，產(chǎn)生較大的上撓變形fC，焊縫，焊縫B的橫向收縮也產(chǎn)的橫向收縮也產(chǎn)生上撓變形生上撓變形fB，焊縫，焊縫A的中心偏于的中心偏于x-x軸上方，但距軸上方，但距重心較近，其橫向收縮產(chǎn)生不大的下?lián)献冃沃匦妮^近，其橫向收縮產(chǎn)生不大的下?lián)献冃蝔A。因。因此

31、，總變形量：此，總變形量： f = fCfBfA。42第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝方案方案： 先裝配下蓋板和隔板，焊接焊縫先裝配下蓋板和隔板，焊接焊縫B，然后再裝配，然后再裝配兩片槽鋼，焊接焊縫兩片槽鋼，焊接焊縫C和和A，即，即B、C、A。這個(gè)方案。這個(gè)方案的特點(diǎn)是：焊縫的特點(diǎn)是：焊縫B只引起蓋板的縮短，對整個(gè)中梁只引起蓋板的縮短，對整個(gè)中梁的彎曲變形基本上不產(chǎn)生影響，即的彎曲變形基本上不產(chǎn)生影響，即fB =0。裝配槽鋼。裝配槽鋼以后，焊縫以后，焊縫C和和A分別位于分別位于x-x軸的兩側(cè)，變形可以軸的兩側(cè)，變形可以抵消一部分。因此總變形量：抵消一部分。因此總變形量

32、： f = fCfA。 思考：思考：B -A -C，總變形量，總變形量f =？43第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝方案方案： 先裝配隔板和兩片槽鋼，焊接焊縫先裝配隔板和兩片槽鋼，焊接焊縫A，然后再裝，然后再裝配蓋板，焊接焊縫配蓋板，焊接焊縫C和和B，即，即A、C、B。這個(gè)方案的。這個(gè)方案的特點(diǎn)是：焊縫特點(diǎn)是：焊縫A位于結(jié)構(gòu)中性軸上、下對稱，只引位于結(jié)構(gòu)中性軸上、下對稱，只引起槽鋼的縮短，即起槽鋼的縮短，即fA =0。裝配焊接下蓋板以后，焊。裝配焊接下蓋板以后，焊縫縫C和和B均產(chǎn)生上撓變形均產(chǎn)生上撓變形fC 和和fB，因此，總變形量，因此，總變形量 f = f CfB。

33、44第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝?yán)煤附臃较驅(qū)澢冃蔚挠绊懤煤附臃较驅(qū)澢冃蔚挠绊?5第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝防止波浪變形防止波浪變形（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面在鋼板上壓筋在鋼板上壓筋用型鋼、壓型件加強(qiáng)薄板的周邊，提高鋼板用型鋼、壓型件加強(qiáng)薄板的周邊，提高鋼板的臨界應(yīng)力值的臨界應(yīng)力值46第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（2）制造工藝方面）制造工藝方面焊接方法焊接方法焊接順序：先短橫焊縫，后長縱焊縫焊接順序：先短橫焊縫，后長縱焊縫47第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（3

34、）剛性固定法）剛性固定法 將焊件暫時(shí)夾固在平臺上焊接是簡單易行的方將焊件暫時(shí)夾固在平臺上焊接是簡單易行的方法，但對于厚度為法，但對于厚度為23mm的薄板，僅僅在薄板邊的薄板，僅僅在薄板邊緣夾固是不夠的。由于對接焊縫的縱向收縮使薄板緣夾固是不夠的。由于對接焊縫的縱向收縮使薄板失穩(wěn)而形成波浪變形，為此，應(yīng)在焊縫兩側(cè)壓緊固失穩(wěn)而形成波浪變形，為此，應(yīng)在焊縫兩側(cè)壓緊固定，固定的位置應(yīng)該盡量接近焊縫。同時(shí)，在薄板定，固定的位置應(yīng)該盡量接近焊縫。同時(shí)，在薄板的邊緣點(diǎn)固，這樣才會取得好的效果。的邊緣點(diǎn)固，這樣才會取得好的效果。 48第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝四、車體結(jié)構(gòu)焊接變

35、形的矯正四、車體結(jié)構(gòu)焊接變形的矯正（一）火焰矯正法（一）火焰矯正法火焰矯正法原理：在焊接變形的相反方向（或位置）火焰矯正法原理：在焊接變形的相反方向（或位置）進(jìn)行新的不均勻的局部加熱，制造新的壓縮塑性變進(jìn)行新的不均勻的局部加熱，制造新的壓縮塑性變形區(qū)，用以抵消原有的變形，這就是火焰矯正法的形區(qū)，用以抵消原有的變形，這就是火焰矯正法的基本原理?；驹?。火焰矯正的加熱形狀有三種：點(diǎn)狀（直徑不小于火焰矯正的加熱形狀有三種：點(diǎn)狀（直徑不小于15mm）、線性和三角形）、線性和三角形49第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（二）薄板波浪變形的矯正（二）薄板波浪變形的矯正在薄板的凸彎

36、處進(jìn)行點(diǎn)狀加熱，同時(shí)澆水加速冷卻在薄板的凸彎處進(jìn)行點(diǎn)狀加熱，同時(shí)澆水加速冷卻孔板火焰矯正孔板火焰矯正50第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（三）梁、柱變形的矯正（三）梁、柱變形的矯正角變形的矯正角變形的矯正上撓的矯正上撓的矯正旁彎的矯正旁彎的矯正51第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝第三節(jié)第三節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)及接頭強(qiáng)度計(jì)算焊接結(jié)構(gòu)及接頭強(qiáng)度計(jì)算一、焊接結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)一、焊接結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)（1）焊接接頭的整體性；）焊接接頭的整體性；（2）焊接結(jié)構(gòu)具有較大的焊接應(yīng)力和變形；）焊接結(jié)構(gòu)具有較大的焊接應(yīng)力和變形；（3）焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中變化范圍大。）焊接結(jié)構(gòu)

37、的應(yīng)力集中變化范圍大。52第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝二、焊接接頭及其基本形式二、焊接接頭及其基本形式 1焊接接頭焊接接頭 焊接接頭是由焊縫金屬、熔合線、熱影響區(qū)和母焊接接頭是由焊縫金屬、熔合線、熱影響區(qū)和母材組成材組成 。53第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2. 基本焊接接頭形式基本焊接接頭形式對接接頭對接接頭搭接接頭搭接接頭丁字接頭丁字接頭角接接頭角接接頭 54第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝對接接頭對接接頭對接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的接頭形式。對接接頭是焊接結(jié)構(gòu)中最常用的接頭形式。對接接頭從力學(xué)角度看是一種

38、比較理想的接頭形式。對接接頭從力學(xué)角度看是一種比較理想的接頭形式。質(zhì)量優(yōu)良的對接接頭口，與母材等強(qiáng)度。質(zhì)量優(yōu)良的對接接頭口，與母材等強(qiáng)度。 55第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝對接接頭應(yīng)力集中出現(xiàn)在焊縫與母材的交界處，應(yīng)力對接接頭應(yīng)力集中出現(xiàn)在焊縫與母材的交界處，應(yīng)力集中系數(shù)主要與焊縫加厚高集中系數(shù)主要與焊縫加厚高e和焊縫表面與母材表面的和焊縫表面與母材表面的夾角夾角有關(guān)，如將焊縫加工平整，則沒有應(yīng)力集中。有關(guān)，如將焊縫加工平整，則沒有應(yīng)力集中。 56第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝搭接接頭搭接接頭搭接接頭應(yīng)用于板料工件，搭接長度一般大于板厚

39、的搭接接頭應(yīng)用于板料工件，搭接長度一般大于板厚的4倍。倍。57第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝和對接相比，搭接接頭的備料和裝配都較容易，其橫和對接相比，搭接接頭的備料和裝配都較容易，其橫向收縮也比對接接頭小，但需要用較多的焊條和鋼板，向收縮也比對接接頭小，但需要用較多的焊條和鋼板，自重增加，焊接時(shí)要翻轉(zhuǎn)，應(yīng)力集中比對接接頭嚴(yán)重自重增加，焊接時(shí)要翻轉(zhuǎn)，應(yīng)力集中比對接接頭嚴(yán)重58第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝在受外力作用時(shí)，因兩工件不在同一平面上，可能產(chǎn)在受外力作用時(shí)，因兩工件不在同一平面上，可能產(chǎn)生很大的力矩，使焊縫應(yīng)力復(fù)雜化。因此，單面正向

40、生很大的力矩，使焊縫應(yīng)力復(fù)雜化。因此，單面正向焊縫的搭接接頭不能用來作為工作焊縫，焊縫的搭接接頭不能用來作為工作焊縫， 59第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝當(dāng)反面有斷續(xù)焊縫時(shí)，能大大提高接頭的強(qiáng)度，如果當(dāng)反面有斷續(xù)焊縫時(shí)，能大大提高接頭的強(qiáng)度，如果反面焊縫無法施焊，則可用塞焊來加強(qiáng)。但塞焊縫不反面焊縫無法施焊，則可用塞焊來加強(qiáng)。但塞焊縫不允許在承受動載荷的結(jié)構(gòu)中使用。允許在承受動載荷的結(jié)構(gòu)中使用。60第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝搭接接頭的應(yīng)力分布不均勻，疲勞強(qiáng)度較低，不是焊搭接接頭的應(yīng)力分布不均勻，疲勞強(qiáng)度較低，不是焊接結(jié)構(gòu)的理想接頭。接

41、結(jié)構(gòu)的理想接頭。搭接接頭可用于大型貯罐的底板拼接。搭接接頭可用于大型貯罐的底板拼接。61第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝丁字接頭丁字接頭丁字接頭通常是將相互垂直丁字接頭通常是將相互垂直(或成一定角度或成一定角度)的被連接的被連接件用角焊縫連接起來的接頭。件用角焊縫連接起來的接頭。丁字接頭能承受各種方向的力和力矩。丁字接頭能承受各種方向的力和力矩。62第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝丁字接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫，因?yàn)檫@種接頭的根丁字接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫，因?yàn)檫@種接頭的根部有很深的缺口，其承載能力非常低。部有很深的缺口，其承載能力非常低。對較

42、厚的板，可采用對較厚的板，可采用K形坡口，比不開坡口用大尺寸形坡口，比不開坡口用大尺寸的角焊縫經(jīng)濟(jì)，而且疲勞強(qiáng)度高。的角焊縫經(jīng)濟(jì)，而且疲勞強(qiáng)度高。 63第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝角接頭角接頭 角接頭多用于箱形構(gòu)件上，常見的角接頭如圖所角接頭多用于箱形構(gòu)件上，常見的角接頭如圖所示示 ：64第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝是最簡單的角接頭，其承載能力差；是最簡單的角接頭，其承載能力差；65第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝是采用雙面焊縫從內(nèi)部加強(qiáng)的角焊縫，其承載能力大；是采用雙面焊縫從內(nèi)部加強(qiáng)的角焊縫，其承載能力大；

43、 66第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝和和 (d) 是開坡口，有較高的強(qiáng)度，而且在外觀上具有是開坡口，有較高的強(qiáng)度，而且在外觀上具有良好的棱角，但要注意層狀撕裂問題；良好的棱角，但要注意層狀撕裂問題； 67第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝和和 (f) 易裝配，省工時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)的角接頭；易裝配，省工時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)的角接頭； 68第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝是保證接頭具有準(zhǔn)確直角的角接頭，并且剛性大，但是保證接頭具有準(zhǔn)確直角的角接頭，并且剛性大，但角鋼厚度應(yīng)大于板厚；角鋼厚度應(yīng)大于板厚； 69第四章第四章 動車組車體裝

44、配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝是不合理的角接頭，焊縫多且不易施焊是不合理的角接頭，焊縫多且不易施焊。70第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝型材丁字接頭和角接頭實(shí)例：型材丁字接頭和角接頭實(shí)例：71第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝三、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1坡口的選擇坡口的選擇 為了增加熔深，保證焊透，在焊接厚板時(shí)為了增加熔深，保證焊透，在焊接厚板時(shí)需要開坡口，坡口形式如圖所示：需要開坡口，坡口形式如圖所示：72第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝對接接頭板厚對接接頭板厚16mm時(shí)用時(shí)用I形坡口，采用單面焊或雙形坡口

45、，采用單面焊或雙面焊即可保證焊透；面焊即可保證焊透；對接接頭板厚超過對接接頭板厚超過3mm時(shí)，為保證焊縫有效厚度或充時(shí)，為保證焊縫有效厚度或充分焊透，改善成形，可加工成分焊透，改善成形，可加工成V形、形、X形、形、U形等坡口形等坡口形式。形式。73第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝厚度相同的工件，厚度相同的工件，V形坡口與形坡口與U形坡口相比，形坡口相比，U形坡口形坡口角變形小；同時(shí)，角變形?。煌瑫r(shí)，U形坡口焊縫根部容易焊透。一般形坡口焊縫根部容易焊透。一般只在厚板重要結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。只在厚板重要結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。X形坡口節(jié)省焊條金屬，可以減少焊接變形與應(yīng)力。形坡口節(jié)省焊條金屬，

46、可以減少焊接變形與應(yīng)力。但焊接但焊接X形坡口時(shí)必須翻轉(zhuǎn)工件。形坡口時(shí)必須翻轉(zhuǎn)工件。74第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝合理地確定焊縫尺寸合理地確定焊縫尺寸在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，應(yīng)盡量采用較小的焊在保證結(jié)構(gòu)承載能力的條件下，應(yīng)盡量采用較小的焊縫尺寸?？p尺寸。平板對接焊縫，其截面厚度不允許小于兩板中最薄板平板對接焊縫，其截面厚度不允許小于兩板中最薄板的厚度。的厚度。角焊縫的焊角尺寸可由強(qiáng)度計(jì)算確定，在保證強(qiáng)度的角焊縫的焊角尺寸可由強(qiáng)度計(jì)算確定，在保證強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量減小焊角尺寸。條件下，應(yīng)盡量減小焊角尺寸。75第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊

47、接工藝合理地布置焊縫合理地布置焊縫(1) 避免焊縫過分集中和盡可能減少不必要的焊縫，否則避免焊縫過分集中和盡可能減少不必要的焊縫，否則焊接接頭變形大，應(yīng)力集中嚴(yán)重，容易產(chǎn)生缺陷。焊接接頭變形大，應(yīng)力集中嚴(yán)重，容易產(chǎn)生缺陷。 76第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊縫對稱布置，并盡量使其接近中性軸，以利于減少焊接變形。焊接變形。 盡可能避免截面上有突變的接頭，特別是在交變載荷盡可能避免截面上有突變的接頭，特別是在交變載荷工作條件下更應(yīng)注意。工作條件下更應(yīng)注意。 L3(1-2) 77第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體

48、裝配焊接工藝 (4) 在容易積存水汽的地方，不宜采用搭接段焊或搭接塞在容易積存水汽的地方，不宜采用搭接段焊或搭接塞焊接頭，由于在搭接接頭的結(jié)合面上存在著縫隙，水焊接頭，由于在搭接接頭的結(jié)合面上存在著縫隙，水汽可以滲透到縫隙中，使結(jié)合面很容易產(chǎn)生夾銹。汽可以滲透到縫隙中，使結(jié)合面很容易產(chǎn)生夾銹。78第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝(5) 焊接方法的特點(diǎn)焊接方法的特點(diǎn)79第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝(6) 應(yīng)保證可焊到性應(yīng)保證可焊到性80第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝四、焊接接頭靜強(qiáng)度計(jì)算四、焊接接頭靜強(qiáng)度計(jì)算工作

49、焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫和聯(lián)系焊縫工作焊縫：焊縫與被連接件是串聯(lián)的，承受傳遞全工作焊縫：焊縫與被連接件是串聯(lián)的，承受傳遞全部載荷的作用，焊縫一旦斷裂，焊接結(jié)構(gòu)立即失效部載荷的作用，焊縫一旦斷裂，焊接結(jié)構(gòu)立即失效1.聯(lián)系焊縫：焊縫與被連接件是并聯(lián)的，它傳遞很小聯(lián)系焊縫：焊縫與被連接件是并聯(lián)的，它傳遞很小的載荷，焊縫一旦斷裂，焊接結(jié)構(gòu)不會立即失效的載荷，焊縫一旦斷裂，焊接結(jié)構(gòu)不會立即失效81第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊接接頭強(qiáng)度計(jì)算的焊接接頭強(qiáng)度計(jì)算的8條假設(shè)條假設(shè)殘余應(yīng)力對接頭強(qiáng)度沒有影響；殘余應(yīng)力對接頭強(qiáng)度沒有影響；焊趾和加厚高等處的應(yīng)力集中對接頭強(qiáng)度沒有影響；焊

50、趾和加厚高等處的應(yīng)力集中對接頭強(qiáng)度沒有影響；接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度；接頭的工作應(yīng)力是均布的，以平均應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度；正面角焊縫和側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度沒有差別；正面角焊縫和側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度沒有差別； 焊腳尺寸的大小對于角焊縫的強(qiáng)度沒有影響；焊腳尺寸的大小對于角焊縫的強(qiáng)度沒有影響； 角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)角焊縫都是在切應(yīng)力作用下破壞的，按切應(yīng)力計(jì)算強(qiáng)度；度；82第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝角焊縫的破壞斷面角焊縫的破壞斷面A-A在角焊縫截面的最小高度上為：在角焊縫截面的最小高度上為：KKa7 . 02 83第四章第四章 動車組車體裝配

51、焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝加厚高和少量的熔深對接頭的強(qiáng)度沒有影響，如果熔加厚高和少量的熔深對接頭的強(qiáng)度沒有影響，如果熔深較大，必須考慮熔深的影響：深較大，必須考慮熔深的影響：)(7 . 0pKa 當(dāng)當(dāng)K8mm，a=K當(dāng)當(dāng)K8mm，p=3mm84第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝焊接接頭的靜強(qiáng)度計(jì)算焊接接頭的靜強(qiáng)度計(jì)算(1) 對接接頭靜強(qiáng)度計(jì)算對接接頭靜強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算板厚取兩板中較薄者，焊縫計(jì)算長度取實(shí)計(jì)算板厚取兩板中較薄者，焊縫計(jì)算長度取實(shí)際長度?？梢圆捎糜?jì)算基本金屬強(qiáng)度的公式。如果焊際長度?？梢圆捎糜?jì)算基本金屬強(qiáng)度的公式。如果焊縫金屬的許用應(yīng)力與基本金屬相等，則可

52、不必進(jìn)行強(qiáng)縫金屬的許用應(yīng)力與基本金屬相等，則可不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。對接接頭受力情況如圖所示：度計(jì)算。對接接頭受力情況如圖所示：85第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝 1lP受拉壓：受拉壓： 1lQ受剪切：受剪切： 2116lM 受板平面內(nèi)彎曲：受板平面內(nèi)彎曲： lM 2126受垂直板面彎曲：受垂直板面彎曲：86第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝(2) 受拉壓的搭接接頭的計(jì)算受拉壓的搭接接頭的計(jì)算 l KP c KlP : b KlP : a 7 . 0:)4 . 1)4 . 1)受拉壓：受拉壓：87第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配

53、焊接工藝(3) 受彎矩的搭接接頭計(jì)算：受彎矩的搭接接頭計(jì)算： 67 . 0)(7 . 067 . 0)(7 . 022KhhKKlM KhM KhKlM MMM 受彎矩：受彎矩：88第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝(4) 丁字接頭強(qiáng)度計(jì)算：丁字接頭強(qiáng)度計(jì)算：(a) 載荷平行于焊縫的丁字接頭載荷平行于焊縫的丁字接頭2224 . 17 . 03QMQMKhPKhPL 合合89第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝(b) 彎矩垂直于焊縫的丁字接頭彎矩垂直于焊縫的丁字接頭 )4 . 1(6)4 . 1(33KK lWWM 90第四章第四章 動車組車體裝配焊

54、接工藝動車組車體裝配焊接工藝(5) 焊縫許用應(yīng)力焊縫許用應(yīng)力按基本金屬的許用應(yīng)力乘以一個(gè)系數(shù)按基本金屬的許用應(yīng)力乘以一個(gè)系數(shù)采用已經(jīng)規(guī)定的具體數(shù)值（查相關(guān)手冊）采用已經(jīng)規(guī)定的具體數(shù)值（查相關(guān)手冊） 91第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝第四節(jié)第四節(jié) 不銹鋼車體焊接不銹鋼車體焊接 一、不銹鋼焊接特性一、不銹鋼焊接特性 1不銹鋼車體特征不銹鋼車體特征 優(yōu)異的耐腐蝕性，可實(shí)現(xiàn)車體輕量化。與碳鋼車體優(yōu)異的耐腐蝕性，可實(shí)現(xiàn)車體輕量化。與碳鋼車體相比，可減輕重量相比，可減輕重量10%20%;(1) 減少制造維修工時(shí)，實(shí)現(xiàn)車體無涂裝減少制造維修工時(shí)，實(shí)現(xiàn)車體無涂裝 。92第四章第四章

55、 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2不銹鋼車體材料不銹鋼車體材料 SUS301因焊接受熱時(shí)有碳化鉻析出，易產(chǎn)生因焊接受熱時(shí)有碳化鉻析出，易產(chǎn)生晶界腐蝕晶界腐蝕(1) SUS301L與與 SUS301相比，含碳量由相比，含碳量由0.15%減減少到少到0.03%，能夠抑制碳化鉻的產(chǎn)生，進(jìn)而，能夠抑制碳化鉻的產(chǎn)生，進(jìn)而起到防止晶界腐蝕的作用。起到防止晶界腐蝕的作用。93第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝二、不銹鋼焊接工藝二、不銹鋼焊接工藝 1焊接方法焊接方法 埋弧自動焊埋弧自動焊等離子弧焊等離子弧焊氬弧焊（適宜不銹鋼車體焊接）氬弧焊（適宜不銹鋼車體焊接）TIG焊適

56、用于厚度不大于焊適用于厚度不大于4 mm的薄板；的薄板；MIG焊主要用于焊接厚度大于焊主要用于焊接厚度大于3mm的構(gòu)件。的構(gòu)件。94第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝2車體用不銹鋼焊接主要問題及防止措施車體用不銹鋼焊接主要問題及防止措施（1）焊接接頭的晶間腐蝕及防止措施）焊接接頭的晶間腐蝕及防止措施當(dāng)含鉻量超過當(dāng)含鉻量超過11.7%，不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，不銹鋼具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，低于低于11.7%，耐腐蝕性能顯著下降。，耐腐蝕性能顯著下降。防止措施：防止措施：減少不銹鋼中的含碳量，因?yàn)楹剂吭礁?，產(chǎn)生減少不銹鋼中的含碳量，因?yàn)楹剂吭礁?，產(chǎn)生晶間腐蝕的可能性越

57、大；晶間腐蝕的可能性越大；在不銹鋼中加人鈦、鈮、鉭等穩(wěn)定性元素，避免在不銹鋼中加人鈦、鈮、鉭等穩(wěn)定性元素，避免碳化鉻在晶界析出使含鉻量下降碳化鉻在晶界析出使含鉻量下降 。95第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（2）焊接熱裂紋原因及防止措施）焊接熱裂紋原因及防止措施奧氏體不銹鋼具有較高的焊接熱裂紋敏感性，其原因奧氏體不銹鋼具有較高的焊接熱裂紋敏感性，其原因主要為：主要為：奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，在焊奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小，線膨脹系數(shù)大，在焊接過程中易形成較大的拉應(yīng)力；接過程中易形成較大的拉應(yīng)力；隨著含鎳量的增加，對隨著含鎳量的增加，對S、P、Sn、Sb等雜質(zhì)

58、更加等雜質(zhì)更加敏感；敏感；奧氏體不銹鋼焊縫易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶奧氏體不銹鋼焊縫易形成方向性強(qiáng)的粗大柱狀晶組織。在上述因素作用下，焊接接頭呈現(xiàn)出較大組織。在上述因素作用下，焊接接頭呈現(xiàn)出較大的熱裂紋敏感性。的熱裂紋敏感性。 96第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝防止熱裂紋措施：防止熱裂紋措施：嚴(yán)格限制焊縫中雜質(zhì)元素的含量；嚴(yán)格限制焊縫中雜質(zhì)元素的含量；焊接時(shí)采用較小的線能量和較高的冷卻速度，減焊接時(shí)采用較小的線能量和較高的冷卻速度，減小熔池體積，控制熱影響區(qū)金屬過熱和晶粒長大小熔池體積，控制熱影響區(qū)金屬過熱和晶粒長大的程度。的程度。 97第四章第四章 動車組車體裝配

59、焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝（3）應(yīng)力腐蝕開裂及防止措施）應(yīng)力腐蝕開裂及防止措施不銹鋼表面因鈍化作用生成氧化膜，但其塑性低于不銹鋼表面因鈍化作用生成氧化膜，但其塑性低于金屬本身的塑性。在拉應(yīng)力作用下使氧化膜發(fā)生局金屬本身的塑性。在拉應(yīng)力作用下使氧化膜發(fā)生局部破裂，在腐蝕介質(zhì)作用下破膜處將形成腐蝕坑穴，部破裂，在腐蝕介質(zhì)作用下破膜處將形成腐蝕坑穴，產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨著裂紋的形成與發(fā)展，最終引起產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨著裂紋的形成與發(fā)展，最終引起斷裂。斷裂。防止措施：防止措施：提高材料本身抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力；提高材料本身抗應(yīng)力腐蝕開裂的能力；降低殘余應(yīng)力，可采用退火熱處理來解決；降低殘余應(yīng)力，可采用退火

60、熱處理來解決；可以通過表面機(jī)械處理和電化學(xué)防護(hù)措施；可以通過表面機(jī)械處理和電化學(xué)防護(hù)措施；不銹鋼車體合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以避免產(chǎn)生應(yīng)力集中，防止不銹鋼車體合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以避免產(chǎn)生應(yīng)力集中，防止應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕開裂。98第四章第四章 動車組車體裝配焊接工藝動車組車體裝配焊接工藝第五節(jié)第五節(jié) 鋁合金車體焊接鋁合金車體焊接動車組采用鋁合金車體，可使車體結(jié)構(gòu)的制造工藝大動車組采用鋁合金車體，可使車體結(jié)構(gòu)的制造工藝大為簡化，降低制造工時(shí)。為簡化，降低制造工時(shí)。 鋁合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性，車體可實(shí)現(xiàn)無涂裝化。鋁合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性，車體可實(shí)現(xiàn)無涂裝化。鋁合金車輛的使用壽命要比鋼制車輛長鋁合金車輛的使