客车碳钢与不锈钢车架焊接工艺分析.pdf
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1、 客 车 技 术 与 研 究第 5 期 BUS&COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.5 2023收稿日期:2023-06-07。第一作者:杨 乐(1994),男,助理工程师;主要从事客车车身工艺研究与开发等工作。E-mail:yangle.cy crrcgc.cc。客车碳钢与不锈钢车架焊接工艺分析杨 乐,伍豪杰,陈文志,陈建邦,巴峻峰(中车时代电动汽车股份有限公司,湖南 株洲 412007)摘 要:分析碳钢车架、不锈钢车架焊接前与焊接后的尺寸变化量,并根据车架焊接收缩量制定车架焊接工艺放量参数,解决车架长度尺寸偏差较大的问题。关键词:客车车架;碳钢;不锈钢;焊接;
2、收缩量中图分类号:U466 文献标志码:A文章编号:1006-3331(2023)05-0056-03Analysis of Welding Process of Carbon Steel and Stainless Steel Frame of CoachesYANG Le,WU Haojie,CHEN Wenzhi,CHEN Jianbang,BA Junfeng(CRRC Electric Vehicle Co.,Ltd.,Zhuzhou 412007,China)Abstract:The authors analyze the size change of carbon steel f
3、rame and stainless steel frame before and after welding and formulate the frame welding process release parameter according to the frame welding shrinkage to solve the problem of larger deviation of frame length and size.Key words:coach frame;carbon steel;stainless steel;welding;shrinkage 目前我国客车有碳钢车
4、架和不锈钢车架两种,国内订单一般采用碳钢车架;国外订单对产品质量、防腐性能要求高,一般采用不锈钢车架1-5。这两种车架的制作方法均以焊接为主,焊接工艺存在一定的收缩量6-12,想要保证车架成品尺寸符合设计要求,需分析焊接收缩量,并在工装上提前预留,从而保证最终产品尺寸。本文以我司三段车架制作为例,分析其在工位胎具上的放量要求,以抵消车架焊接时产生的焊接收缩量。1 碳钢车架焊接工艺分析1.1 碳钢车架焊接收缩量1)前段车架焊接收缩量分析。在前段车架工位选取同一位置(如图1 所示),随机测量6 组前段车架只是点焊固定时的焊前尺寸(即焊前尺寸),并对测量位置做标记,等前段车架满焊焊接完成后再复测焊后
5、尺寸(即焊后尺寸),对比此处前后尺寸变化得出前段车架焊接收缩量,具体值见表 1。图 1 前段车架测量示意图表 1 前段车架焊接收缩量位置焊前尺寸(6 组数据平均值)/mm焊后尺寸(6 组数据平均值)/mm收缩量/mm测量点 11 361.71 360.11.6测量点 21 223.31 221.51.82)中段车架焊接收缩量分析。在中段车架工位选取同一位置(如图2 所示),随机测量6 组中段车架只是点焊固定时的焊前尺寸,并对测量位置做标记,等中段车架满焊焊接完成后再复测焊后尺寸,对比此65处前后尺寸变化得出中段车架焊接收缩量,具体值见表 2。图 2 中段车架测量示意图表 2 中段车架焊接收缩量
6、位置焊前尺寸(6 组数据平均值)/mm焊后尺寸(6 组数据平均值)/mm收缩量/mm测量点 31 375.81 3750.8测量点 41 215.51 214.80.7测量点 51 450.91 450.10.83)后段车架焊接收缩量分析。在后段车架工位选取同一位置(如图3 所示),随机测量6 组后段车架只是点焊固定时的焊前尺寸,并对测量位置做标记,等后段车架满焊焊接完成后再复测焊后尺寸,对比此处前后尺寸变化得出后段车架焊接收缩量,具体值见表 3。图 3 后段车架测量示意图表 3 后段车架焊接收缩量位置焊前尺寸(6 组数据平均值)/mm焊后尺寸(6 组数据平均值)/mm收缩量/mm测量点 62
7、 161.32 159.32测量点 71 241.81 241.10.7 4)三段合拼后车架焊接收缩量分析。在车架合拼焊接工位选取同一位置(如图 4 所示),随机测量 6组车架只是点焊固定时的焊前尺寸,并对测量位置做好标记,等车架满焊焊接完成后再复测焊后尺寸,对比此处前后尺寸变化得出合拼后车架焊接收缩量,具体值见表 4。因车架三个分段已提前满焊焊接,该处收缩量只需考虑中段车架左右两侧的焊缝。在计算合拼工艺放量时以中段几个空挡累计公差为计算依据。图 4 车架合拼后测量点示意图表 4 车架合拼焊接收缩量位置焊前尺寸(6 组数据平均值)/mm焊后尺寸(6 组数据平均值)/mm收缩量/mm测量点 81
8、0 02110 018.92.11.2 焊接放量分析由以上数据可知,焊接收缩量不是一个固定值,而是在一定范围内波动。为保证车架长度尺寸在设计的公差范围内,取车架成品公差;如某车型车架公差要求为(0,+7)mm,取公差中间值+3.5 mm 为控制值,规定车架焊接放量值=焊接收缩量+产品公差中间值13。其中,焊接收缩量符号为“+”,产品公差中间值为最大极限偏差与最小极限偏差之和的一半。我司为保证车窗玻璃安装时不与骨架干涉,侧围每个门窗的公差规定为(0,+1)mm,对应的车架每个空挡横梁之间的公差要求也为(0,+1)mm,车架总长也应走正公差。测量现有车架成品总长和每个空挡的尺寸为负公差,对比测量尺
9、寸与理论尺寸,发现车架成品尺寸都偏小,走的是负公差。经分析造成该现象的原因是设计胎具时没预留焊接收缩量。部分测点的焊接放量计算如下:测量点 1 处的放量值为:1.6 mm+(1/2)mm=75 第 5 期 杨 乐,伍豪杰,陈文志,等:客车碳钢与不锈钢车架焊接工艺分析2.1 mm,取整在工装上的放量值为 2 mm。测量点 2 处的放量值为:1.75 mm+(1/2)mm=2.25 mm,取整在工装上的放量值为 2 mm。测量点 7 处的放量值为:0.66 mm+(1/2)mm=1.16 mm,取整在工装上的放量值为 1 mm。测量点 8 处的放量值为:2.08 mm+(3/2)mm=3.58 m
10、m,取整在工装上的放量值为 4 mm。根据以上结果得出工艺放量值,设计车架胎具时提前编制车架放量图,如图 5 所示。设计工装图纸时按照车架放量图进行设计,在工装上预留焊接收缩量,一线作业人员根据工装图纸尺寸建工装,按照图纸尺寸进行放量。最后做出的车架产品保证尺寸在(0,+7)mm 这个公差范围内。根据放量值公式,也可得出其他碳钢的焊接放量值,碳钢车架一个焊接接头的焊接收缩量一般按 0.7 mm 来计算,再结合产品的公差,带入放量值公式即可得出其他车型的焊接工艺放量值。图 5 碳钢车架工艺放量示意图2 不锈钢车架焊接收缩量分析分析不锈钢车架焊接收缩量的方法跟碳钢车架的一样,也是测量同一位置焊接前
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