专利名称：一种铝合金车体焊接的反变形加工方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道车辆的铝合金车体焊接加工方法，特别涉及一种可以控制 焊接变形的铝合金车体焊接反变形加工方法，属轨道车辆车体制造技术领域。
背景技术：
在轨道车辆的生产过程中，尤其是现在的高速轨道车辆的车体，大都采用铝合 金为主材料，其中需要在面积大而且长度长的铝合金材料上进行焊接作业，但对于 铝合金材料，在焊接加工时，热裂倾向大，焊接应力变形问题非常突出。对于通长 铝合金型材的插接结构，焊接变形主要是插口两侧的横向、纵向收縮变形，对于双 面铝合金型材的插接结构，焊接变形主要是横向、纵向上的收縮变形，需要预留工 艺余量，对于单面铝合金型材焊接结构，焊接变形主要是弯曲变形，通常在焊接作 业后需要进行矫形、消应力处理，使加工周期及成本都大幅度增加。
为解决焊接变形的问题，现有技术中采用了如下几种方法，如专利申请号为 85101016的中国专利"预防平板焊接结构中板的焊接变形的方法"，该平板结构由薄 板和框架构成，用于铁道车辆的边板等部件，所说的方法是将整块薄板放在一个加热 箱中预热使其产生热膨胀，当薄板膨胀时将其和框架焊在一起。这种控制焊接变形的 方法，需要较长的时间预热，而且工作条件较为恶劣，操作复杂，生产效率低，生 产成本高。
还有采用随焊摩擦挤压法的，如专利申请号为200610150852. 4的中国专利"一 种随焊摩擦挤压控制焊接应力变形的装置"，通过三个特定形状的旋转摩擦杆对焊接 接头不同区域施加摩擦挤压作用，迫使这部分金属沿着需要的方向发生塑性变形流 动，摩擦杆在向前运动的同时都对焊缝进行加压。采用这种方法可使得试件的最大 纵向挠曲变形量和横向收縮明显下降，但是设备较大，应用范围有所限制。
在目前的焊接变形控制方法中也有采用反变形加工方法的，如专利申请号为 200710061232.8的中国专利"一种铁件的焊接反变形加工方法"，它是用两端具有与
待焊接铁件形状相同的缺口的支板、圆柱或方柱间隔的支撑住待焊接铁件，然后将
待焊接铁件两端穿入模具或直接与模具两端加固，模具上开设有与待焊接铁件的纵截面形状及大小相吻合的开孔，固定后在待焊接铁件上焊接锚爪。但该种加工方法, 需要单独加工与待焊接铁件形状及大小相吻合的支撑件及模具，不同的待焊件需要 匹配不同的支撑件及模具，生产成本较高，而且应用范围有限。
发明内容
本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可以有效控制焊接弯曲变 形、而且操作简单，生产效率高，生产成本低的铝合金车体焊接的反变形加工方法。 为实现上述目的，所述的铝合金车体焊接的反变形加工方法 它包括以下步骤
(1) 根据待焊接铝合金车体的部件准备支撑件，所述支撑件为垫块、垫板、柱 状体或管状体，其横截面为圆形或方形；
(2) 用至少一个支撑件支撑在所述待焊接的铝合金车体部件上，使得所述待焊 接的铝合金车体部件向焊接面的反面变形；
(3) 在所述待焊接的部件上进行焊接作业。 本发明的进一步改进在于，当上述方法用于铝合金车体牵引梁的焊接时，上述
步骤(1)中，在所述牵引梁的开口处使用支撑件，所使用的支撑件为柱状体或管状 体，其横截面为圆形或方形，所述的支撑件的长度大于所述牵引梁的宽度；在上述 步骤(2)中，用至少一个支撑件支撑在所述待焊接牵引梁的开口处，使得所述待焊 接的牵引梁的两侧边各向外侧变形，所述的支撑件每隔300-400mm等距离设置在所 述待焊接的牵引梁中。
本发明的另一个改进在于，当用于铝合金车体中单面焊接型材或板材的焊接时， 上述步骤(1)中，所述支撑件垫于所述型材及板材的背面，所述支撑件为垫块或垫 板，所述支撑件的横截面为方形；在上述步骤(2)中，所述支撑件沿所述待焊接件 的焊缝方向设置，并在每条焊缝的两侧各设置一个或多个支撑件，将所述待焊接件 的两端用卡兰向下压紧，使得所述待焊接件向焊接面的反面方向弯曲，所述支撑件 的厚度为所述支撑件设置处的待焊接件的反变形量。
综上内容，本发明采用了反变形的加工方法，很好地控制了长度长，体积大的 铝合金车体部件在焊接时所产生的变形，不但焊接件的质量提高，而且省去了焊接 后对焊接部件进行修正的工序，操作方法简单实用，大幅度提高了生产效率，降低 了作业人员的劳动强度，另外，也不需要另外制作工装，制造成本也大幅度降低。
图l本发明牵引梁焊接结构示意图； 图2本发明侧墙焊接结构示意图。
如图1和图2所示，支撑件l，牵引梁2，侧墙3，焊缝4，加工工装5。
具体实施例方式
实施例一，如图1所示，以具体实施例来说明本发明在焊接铝合金车体的牵引 梁2时的工序步骤。
在铝合金车体加工中，为增加牵引梁2的强度，在牵引梁2中需要焊接许多的 补强板，因此，牵引梁组成的焊接量比较大，所以焊接后的变形也就较大，牵引梁2 焊接时的反变形加工方法包括如下步骤-
(1) 根据待焊接的牵引梁2准备支撑件1，支撑件1为柱状体或管状体，在图 1中所示的是支撑管结构，支撑件1的横截面可为圆形或方形，支撑件1的长度应该 大于牵引梁2的宽度，才能使牵引梁2的两侧边各向外侧变形。
一般通过大量试验可以获得牵引梁2在焊接时，其两侧边所产生的变形量，由 此，可以计算出牵引梁2两侧边的反变形量，也就是在焊接前将待焊接件向相反的 方向变形的尺寸达到反变形量，其在焊接后，就会达使待焊接件达到平直度的要求， 不需要在焊接后进行修正调整。
(2) 用至少一个支撑件1支撑在待焊接的牵引梁2的开口处，使得待焊接的牵 引梁2的两侧边各向外侧变形，支撑件1的长度应该等于牵引梁2的宽度与反变形 量之和。如图1中所示，牵引梁2的宽度为178mm，每侧边的反变形量为lmm，所以， 由此可以得出支撑件1的长度则为180mm。
一般牵引梁2的长度都较长，使用一个支撑件1不足以达到控制焊接变形的要 求，所以在牵引梁2中要设置多个支撑件1，支撑件1每隔300-400mm等距离设置在 待焊接的牵引梁2中，这是因为，牵引梁2中要进行许多的焊接作业，如果支撑件l 布置的太密，就会影响牵引梁2内部的焊接作业。
(3) 在待焊接的牵引梁2上进行焊接作业。
实施例二，如图2所示，以具体实施例来说明本发明在焊接铝合金车体的单面 焊接型材或板材时的工序步骤，本实施例以焊接侧墙3为例。
在铝合金车体加工中，侧墙3、车顶、底架等都是由各种大型的铝合金型材或者板材拼装焊接而成的，焊缝长，尤其是在进行单面焊接时，焊接变形很大。如铝合 金车体侧墙3 —般是由7块大型的铝合金型材拼焊而成的，这样就会在側墙3的焊 接面产生6条很长的焊缝，侧墙3焊接时的反变形加工方法包括如下步骤
(1) 根据待焊接的铝合金车体侧墙3准备支撑件1，支撑件l为垫块，垫块直 接焊接在侧墙3的加工工装5上。
(2) 支撑件1沿待焊接的侧墙3的焊缝4方向通长设置，并在每条焊缝4的两 侧各设置一个或多个支撑件l，如图2所示，每条焊缝4的两侧各设置了一个支撑件 1，但不能将支撑件1直接设置在焊缝4的下方。
因为侧墙3共有6条焊缝4，其中3、 4、 5块型材在焊接后有平直度的要求，所 以一般在其中靠中间的2-4条焊缝4处设置支撑件1即可满足要求。
通过大量试验同样可以获得侧墙3在进行单面焊接时所产生的变形量，由此， 可以计算出侧墙3每一焊缝4处的反变形量，所以将支撑件1的厚度设计为支撑件1 设置处的待焊接侧墙3的反变形量，这样就可以保证侧墙3在焊接完成后满足平直 度的要求，不需要后序的修正和调整。
(3) 将待焊接侧墙3的7块型材拼装起来，放置在已焊好支撑件1的加工工装 5上，其两端用卡兰(图中未标示)向下压紧，使得侧墙3向焊接面的反面方向弯曲， 并使侧墙3在焊接时其反面与支撑件1的表面贴靠，保证焊接质量。
(4) 在所述待焊接的侧墙3上进行焊接作业。
如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。 但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的 任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1、一种铝合金车体焊接的反变形加工方法，其特征在于，它包括以下步骤(1)根据待焊接铝合金车体的部件准备支撑件，所述支撑件为垫块、垫板、柱状体或管状体，其横截面为圆形或方形；(2)用至少一个支撑件支撑在所述待焊接的铝合金车体部件上，使得所述待焊接的铝合金车体部件向焊接面的反面变形；(3)在所述待焊接的部件上进行焊接作业。
2、 根据权利要求1所述的铝合金车体悍接的反变形加工方法，其特征在于当 用于铝合金车体牵引梁的焊接时，在上述步骤(1)中，在牵引梁的开口处使用支撑 件，所述支撑件为柱状体或管状体，其横截面为圆形或方形，所述的支撑件的长度 大于所述牵引梁的宽度；在上述步骤(2)中，用至少一个支撑件支撑在所述待焊接牵引梁的开口处，使 得所述待焊接的牵引梁的两侧边各向外侧变形。
3、 根据权利要求2所述的铝合金车体焊接的反变形加工方法，其特征在于所 述的支撑件每隔300-400mm等距离设置在所述待焊接的牵引梁中。
4、 根据权利要求1所述的铝合金车体焊接的反变形加工方法，其特征在于当 用于铝合金车体单面焊接型材或板材的焊接时，在上述步骤(1)中，所述支撑件垫 于型材及板材的背面，所述支撑件为垫块或垫板，所述支撑件的横截面为方形；在上述步骤(2)中，所述支撑件沿所述待焊接件的焊缝方向设置，并在每条焊 缝的两侧各设置一个或多个支撑件，将所述待焊接件的两端用卡兰向下压紧，使得 所述待焊接件向焊接面的反面方向弯曲。
5、 根据权利要求4所述的铝合金车体焊接的反变形加工方法，其特征在于所 述支撑件的厚度为所述支撑件设置处的待焊接件的反变形量。
全文摘要
本发明涉及一种铝合金车体焊接的反变形加工方法，首先，根据待焊接铝合金车体的部件准备支撑件，所述支撑件为垫块、垫板、柱状体或管状体，其横截面为圆形或方形；然后，用至少一个支撑件支撑在所述待焊接的铝合金车体部件上，使得所述待焊接的铝合金车体部件向焊接面的反面变形；最后，在所述待焊接的部件上进行焊接作业。本发明很好地控制了长度长，体积大的铝合金车体部件在焊接时所产生的变形，不但焊接件的质量提高，而且省去了焊接后对焊接部件进行修正的工序，操作方法简单实用，大幅度提高了生产效率，降低了作业人员的劳动强度，另外，也不需要另外制作工装，制造成本也大幅度降低。
文档编号B23K37/00GK101637854SQ20081013503
公开日2010年2月3日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者张在中, 张风东, 方喜风, 程永明, 马治国 申请人:南车青岛四方机车车辆股份有限公司