原创《轨道车辆不锈钢焊接变形的氩弧矫平技术》：本论文为您写焊接变形毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：不锈钢城铁车辆轻量化设计要求使车体表面材料厚度大多选择1.5mm-2.0mm之间,但由于部件间梁、柱连接在薄板焊接区域,焊后形成复杂的焊接变形,而合同标准规定的整车制造技术条款有对平度等尺寸有着严格要求.本文提出了氩弧矫平技术,全面对氩弧加热矫平技术在轨道车辆不锈钢车体薄板变形中的成功应用实例及效果做详细阐
关键词： 轨道车辆 不锈钢薄板 焊接变形 氩弧矫平
引言：
随着城市轨道交通的快速发展,城铁车迎来了黄金发展时期.随着科技进步,车体钢结构的制造材料也发生了很大的变化,铝合金车体、不锈钢车体做到到广泛应用,奥氏体不锈钢材料由于耐腐蚀能力强,强度高被广泛应用于轨道车辆车体钢接构的生产制造.车体钢结构表面进行装饰主要采用两种方式,一是涂装喷漆、粘贴表面膜,二是利用材质本身耐腐蚀、抗氧化等特性不进行涂装.不锈钢车体在设计过程中充分考虑了景观与使用效果,外表面多采用拉丝板,漂亮的外观,低廉的擦脏等后期使用维护成本使不锈钢车体免涂装表面成为用户的首选.而车体钢结构制造过程中对外墙板、车顶板等外观部件位置的平度有着很高的要求,变形与矫平既相互矛盾又相互存在,冷矫平锤展等工艺由于会在表面留下痕迹,因此不适用于以不锈钢为主要材料制造的轨道车辆.热矫平依托金属局部受热后所引起的变形区矫正原有的变形这一规律成为不锈钢热矫平的一个研究方向,通过对车体典型机组平台焊接变形使用氧-乙炔火焰加热矫平与氩弧低温热矫平技术对比,表明了氩弧低温加热作为一项全新工艺技术在轨道车辆不锈钢薄板热矫平方面广阔的应用前景.
1.火焰加热矫平分析
1.1火焰矫平原理
众所周知,金属材料有热涨冷缩的特性,火焰矫正就是利用金属局部加热后所产生的塑性变形冷却后抵消原有的变形从而达到矫正的目的.火焰矫正与焊接同样会产生应力,不恰当的矫正产生的应力与焊接应力和负载应力叠加会产生更复杂的应力,从而对结构的承载能力产生不良影响.
1.2火焰加热常用传统方式
火焰加热矫正常用的是氧-乙炔焰和霞普气焰,氧-乙炔焰是由氧气与乙炔混合燃烧所形成的火焰,通过调节氧气阀门和乙炔阀门,可改变氧气和乙炔的混合比例做到到不同的温度,霞普气是近年来的一种溶解乙炔换代产品,主要成分为丙烯（CH3-CH等于CH2）.霞普气适用于切割、钎焊、加热、变形矫正等多种作业.
1.3火焰加热矫正对金属组织的影响
轨道车辆行业在生产制造过程中广泛使用了不锈钢材料,在制造过程中会根据材料的变形进行调修矫正.但火焰调修影响不锈钢材料的性能,特别是晶间腐蚀.通过对经过450°C-850°C热处理的不锈钢试样进行晶间腐蚀试验,结果表明加热温度越高,不锈钢晶间腐蚀越大,特别是在650°C敏化温度区停留时间过长,在晶间会形成贫铬区,在受到外力作用时会沿晶粒方向脆断,从而降低材料力学性能.不锈钢车体机组平台多采用1.5mm-2.0mm的奥氏体不锈钢制成,但受车体连接焊接影响,这种大面积区域焊接常产生复杂的变形,而这种变形就需要采用点状加热矫正.霞普气火焰在薄板1.5mm的板材上点状加热,加热时间仅0.5秒,火焰加热点直径及热影响区达到30mm,该区域温度达到718°C,通过金相分析,母材晶粒粗大组织破坏影响严重,降低了材料的耐腐蚀性能和力学性能,生产过程中如大面积高温加热调修矫正,将降低整车设计使用寿命.
2.氩弧焊机功能转变热能输出工作原理
2.1钨极氩弧焊焊机点焊工作原理
针对不锈钢车体结构薄板焊接区域产生的凸起、波浪等变形分析,点状加热矫平是非常好的一种方法.选择合适的一种可控的薄板加热温度成为一个新的研究方向,不锈钢薄板焊接常用钨极氩弧焊,由于钨极氩弧焊采用难熔的金属钨作为电极,采用含量为99.9%的纯氩气作为保护气体,氩气作为惰性气体在燃烧过程中不与其它熔熔金属发生化学反应,这样燃烧的钨极产生电弧和热量就可以作为加热热源使用成为一种可能.通过研究将焊机本身焊接功能进行转化,加热温度可由增加和减小焊接电流、焊接时间进行相应的控制,具备产生低温（150°C-240°C）适用于不锈钢薄板（1.5mm-2.0mm）的点状加热矫平所需最佳温度.
2.2加热温度范围及组织变化
通过对相同厚度为1.5mm、材质为SUS304的奥氏体不锈钢进行加热试验,做到出母材最小温度为150°C,最高温度为240°C,做到出通过对焊接电流的增加,电弧输出温度明显增强,加热点直径随着温度的增加而增加,通过3组实验表明,当加热电流分别为45A、55A、65A；加热时间分别为1.5秒；母材的温度分别为150°C、190°C、240°C,热影响区直径分别为5mm、7mm、9mm.通过检测对比,晶粒组织力学性能没有改变.
2.3生产过程中的应用实例对比
使用传统氧-霞普气对同一车型同一位置的加热矫平效果对比,使用氧-霞普气加热矫平后,由于加热温度过高造成加热点热影响区范围扩大,加热点直径过大,冷却收缩后形成明显凹痕平度超差达5mm,而使用氩弧焊可调节产生的热量热矫平后整体尺寸平度达到2米2mm,达到设计制造工艺标准要求.
2.4轨道车辆车体钢结构其他位置的应用
由于通过调节焊接电流,改变输出电弧热量,达到调节加热温度的目标,控制适合点状加热的温度.通过研究与应用,该方法不仅是用于开阔面积的薄板变形也同样适用余狭长薄板1.5mm-2.0mm板厚波浪变形矫正如图,可根据实际焊接区域变型大小与板厚进行随机调整加热温度.根据变形区域与大小选取不同的加热位置和加热点密集度,达到热矫平后直线度,平面度达到制造工艺标准要求.
3.结论
通过大量的对比试验及在轨道车辆不锈钢车体钢结构生产中的成功应用,做到出对于轨道车辆不锈钢薄板焊接产生的不规则波浪变形,使用传统氧-乙炔、火氧-霞普气进行变形区域点状加热矫正反而适做到其反,不但没有达到加热矫平的目的,反而由于加热温度过高,加热面积过大造成母材产生更复杂的变形形成凹陷,母材材质本身力学、物理、化学性能下降,形成过烧,从而使材料的抗拉强度、疲劳强度下降,降低了车体的全使用寿命周期.而作为一项新工艺技术,利用氩弧焊机钨极燃烧时产生的热量对变形区域进行加热,通过对加热温度和加热时间的调整,达到了加热温度均匀一致的效果,较低的加热温度不会导致母材材质本身发生改变,适用于轨道车辆生产制造过程中复杂变形的热矫正,此项技术填补了国内在这一领域的空白,依托焊机本身功能实现一机多用途完成焊接、热矫平两项工作.无需额外购置专门用于热矫平的设备,无需设置专门调修场地,热矫正效果良好,并可在石化、医疗卫生、食品炊具储藏罐体等不锈钢薄板焊接焊接制造领域进行推广和应用.
参考文献：
1. 王震激,等. 气体保护焊工艺和设备[M]. 北京：国防工业出版社,1982
2. 王文翰,等. 焊接技术手册[M]. 郑州：河南科学技术出版社,2000
焊接变形论文参考资料：
结论：轨道车辆不锈钢焊接变形的氩弧矫平技术为关于本文可作为焊接变形方面的大学硕士与本科毕业论文焊接变形论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
