转向架构架焊接热应力缺陷分析

转向架作为列车走行装置,其性能直接影响着列车运行舒适性以及安全可靠性。构架作为转向架骨架,将转向架各个零部件组成一个整体,并且承受和传递各种力,因此在转向架机构中起着举足轻重的作用。对于现行CRH系列转向架构架而言,均为钢焊接结构,钢焊接结构易出现裂纹、漏焊、焊缝外观不规则等缺陷,因此对焊接构架质量检测尤为重要。本文通过对焊接表面缺陷原因分析,选取了焊接构架裂纹、漏焊、焊缝外观不规则等工件进行了焊接热应力分析验证,并提出了提高焊接构架强度的措施,对生产实际具有一定指导意义。     

构架机器人自动焊气孔缺陷分析及解决方案

CRH1A-250型高速列车转向架构架主要焊缝都是采用机器人焊接工作站完成。在前期试验及生产中,出现了多例气孔缺陷,文中研究了气孔缺陷产生的原因,并提出了解决方案。     

高速动力车转向架焊接构架优化设计

以高速动力车转向架焊接构架的质量为目标函数,以16Mn钢母材和焊缝的疲劳强度为约束条件,根据UIC615-4所规定的构架强度试验载荷,对高速动力车转向架焊接构架进行结构优化,提出了降低结构弯曲和扭转刚度的设计方法,以提高轻量化焊接构架的疲劳强度。优化方案构架的最大等效应力较原方案降低15.33%,结构刚度和应力分布趋于均匀,构架疲劳强度满足设计要求。     

无损检测技术在轨道车辆转向架焊接生产中的应用

随着轨道车辆运行速度等级的不断提高,对焊缝质量的要求也越来越严格,转向架焊接质量是轨道车辆安全运行的前提条件,评判转向架焊接质量必须借助无损检测技术。目前轨道车辆行业转向架焊接生产一般执行EN 15085标准,标准规定了转向架各焊缝重要程度的判定依据以及对应焊缝的无损检测方法和比例,实现了焊接生产与无损检测的紧密结合。重点介绍转向架构架生产过程中常见接头形式以及采用的无损检测方法,并就轨道车辆行业先进的无损检测技术研究和应用进行探讨。     

转向架构架焊缝疲劳寿命评估的等效热点应力法

等效热点应力法是焊接结构疲劳可靠性分析的一种新算法,已经在小试件上获得了成功应用,在轨道车辆转向架构架这种大型焊接结构上还未见应用,文中将该算法应用于高速转向架构架上。通过建立某高速转向架构架的精细有限元模型,采用等效热点应力法计算转向架构架上若干关键焊缝的节点应力以及疲劳寿命,并与厚度方向积分热点应力法作比较。等效热点应力法具有计算简单,计算结果准确,效率高的特点,能够很好的应用于转向架构架这种大型焊接结构的疲劳寿命评估和结构设计。     

转向架构架局部结构优化与轻量化研究

降低结构的应力集中效应、改变结构几何形状和减小结构几何尺寸是实现转向架焊接构架轻量化和提高疲劳强度的有效途径。文章以某转向架构架结构为例,基于DVS 1612标准的结构疲劳强度评估方法和规定的焊接接头质量等级,采用对结构高应力集中效应区域进行局部焊接接头优化和局部结构形状优化,将焊接构架抗侧滚扭杆安装座与侧梁下盖板连接焊缝的疲劳强度材料利用度由大于1.773分别降低到0.704和0.871,同时实现了侧梁下盖板、辅助纵梁内外立板板厚的减小以及横梁钢管壁厚的减小,满足疲劳强度的前提下,实现了构架轻量化与局部结构优化的目标。     

多次补焊对转向架构架焊接接头机械性能的影响

采用焊接工艺试验方法,研究了焊接构架用SMA490低合金结构钢板对接焊缝经过多次补焊后的组织和性能变化特征,为高速动车组焊接转向架多次补焊的可行性提供了一定的试验依据.     

基于热点应力法的转向架构架疲劳寿命工程评定方法

建立某机车转向架构架有限元计算模型,应用热点应力法分析焊接结构的疲劳强度,采用最为可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据。用热点应力分析方法评定焊接构架疲劳强度,不必考虑实际焊缝形状,裂纹及缺口等焊接引起的应力集中现象,弥补了有限元建模焊缝的简化处理对焊缝疲劳强度评定精度的影响。     

用于铁路车辆转向架构架焊缝的相控阵超声波检测法

相控阵超声波检测法应用于检测铁道车辆转向架构架的焊缝。采用传统的超声波法有2个问题:一个是检测出所有的焊缝缺陷需要采用2种工艺;另一个是所用的检测时间较长(以防其中有障碍物,如侧梁内像管子样的卷筒)。为了克服这2个问题,可以将相控阵探头放置在侧梁的外表面上,然后用一次波和二次波技术来检测焊缝。理论上来说,使用相控阵超声波技术计算扇形扫描区,表明了其覆盖了转向架构架的整个焊缝区域。利用模拟焊接试样做试验,证实了开发出的超声波技术可在高灵敏度水平下检测出直径为1 mm的侧面钻孔。而对试验品进行的检测演示试验证实,开发出的超声波技术可以检出在焊接过程中允许出现的一些特定类型和尺寸的缺陷。事实证明,其检测能力相当于甚至优于传统的超声波检测法。因此,开发出的超声波方法是有效的,且非常适用于检测转向架构架的焊缝。使用这些方法有望近一步提高检测的可靠性。     

焊缝TIG重熔处理在高速转向架构架制造中的应用

介绍了高速动力车焊接转向架构架在制作过程中采用了新的焊接工艺，即在易产生的焊缝部位进行了ＴＩＧ重熔处理，并通过焊缝重熔处理的焊接试验研究和构架的疲劳强度试验，发现重熔后的焊缝熔合区组织晶明显细化，外观成型好，能够提高焊接捏，改善焊疲劳强度。     

基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究

运用UIC标准Goodman-Smith图法和JIS标准的疲劳评价方法,以地铁转向架构架的侧梁焊接结构为研究对象,使用有限元法对其疲劳强度进行对比研究。以JIS标准中的裂纹扩展法和名义应力法分别评估单边角焊缝和背面焊接位置角焊缝的焊根疲劳强度,以UIC标准中的结构应力法评估角焊缝的焊趾疲劳强度。结果表明,使用UIC标准考核构架侧梁焊缝的焊趾满足疲劳强度要求,而使用JIS标准考核构架侧梁焊缝的焊根不满足疲劳强度要求,因此对于焊接构架角焊缝应结合2个标准对其焊趾和焊根综合进行疲劳强度评估。     

转向架构架典型焊缝的焊接工艺优化

文章对目前主流焊接结构的转向架构架焊缝进行了分析,找到了一种典型焊缝,即T型接头单面坡口焊缝。针对这种焊缝形式进行了详细的焊接试验策划,并对焊接接头设计尺寸、焊接方法、焊接位置等关键变量进行组合试验,得出了合理优化后的焊接工艺。     

超声冲击技术消除转向架构架焊接残余应力试验方案分析

为消除转向架构架焊接接头残余应力,尝试应用超声冲击法消除焊接接头残余应力。给出了采用超声冲击测试转向架构架焊接接头残余应力试验方案,测试超声冲击前后工艺条件下,焊接接头残余应力的变化特征和规律。对超声冲击前后焊接接头的微观组织和常规力学性能进行了检查测试。结果表明,超声冲击后焊缝区强度有所提高。     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

HXD3型电力机车转向架构架焊接工艺研究

根据货运重载电力机车转向架构架的结构及焊接接头的特点,研究了旨在满足构架疲劳试验要求的焊接工艺参数及工艺措施,制定了特定结构形式下构架的焊接制造工艺,提出了减少焊接缺陷对焊缝疲劳强度影响的工艺措施.     

货车三轴转向架焊接构架抗疲劳设计

对比分析了国内外焊接构架设计标准,指出ASME标准中的主S-N曲线法是复杂焊接结构焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测的科学方法。采用该方法和TSI中的疲劳载荷对某货车三轴转向架焊接构架焊接接头应力集中进行了分析,结果表明,构架侧梁、心盘梁和横梁内的加强筋板与焊缝的相交处是焊接接头应力集中的主要发生部位。以降低焊缝应力集中为结构设计改进思路,对构架重新进行了设计,改进方案构架焊缝的应力集中得到相当大的缓解,应力幅值最大降低了75MPa,疲劳加载3个阶段焊缝的累积损伤均小于0.25。     

CRH6型城际动车组转向架构架焊接工艺应用及改进

CRH6型动车组转向架构架所用小部件均采用板材焊接而成,部分焊接工序由于空间及工具限制导致焊接可达性较差,通过分析研究,采用各种合适的工具及工艺方法,保证了产品的焊接质量。     

14MnNbq钢板及其焊接材料用于严寒地区机车车辆的可行性研究

武汉钢铁集团公司生产的14MnNbq钢板，碳当量较低，焊接性良好，强度与16Mn相当，冲击韧性大大优于16Mn系列钢种。文中介绍了采用14MnNbq钢板及其匹配的焊接材料制造的转向架构架的结构及其制造工艺。构架疲劳强度试验的结果表明，该构架结构设计及其制造工艺合理，使用的14MnNbq钢板和相应的焊条、焊丝性能优良，能大大改善转向架整体结构的力学性能，提高疲劳可靠性，是机车车辆特别是运用于青藏铁路等低温地区机车车辆的最适用材料，是替代目前机车车辆转向架构架、摇枕用16Mn钢的理想材料。     

空气弹簧气室压力对地铁车辆转向架焊接构架疲劳强度的影响

针对焊接构架侧梁内腔作为空气弹簧附加气室的地铁转向架,运用国际铁路联盟给出的Goodman-Smith疲劳极限法,以转向架焊接构架上盖板单边角焊缝、下盖板和内部加强筋板双边角焊缝为研究对象,在EN 13749标准的主要运营工况下,分析考虑空气弹簧气室压力交变作用对焊接构架侧梁角焊缝焊趾疲劳强度的影响。结果表明:考虑空气弹簧气室压力的交变作用时,上盖板单边角焊缝疲劳特性相比于不考虑空气弹簧气室压力的交变作用会明显恶化,而下盖板和内部加强筋板双边角焊缝疲劳特性变化不明显。因此,针对焊接构架侧梁角焊缝进行疲劳强度评估时,需要考虑空气弹簧气室压力的影响更为合理。     

出口缅甸3B_0机车焊接构架疲劳寿命预测

为了对出口缅甸3B_0机车转向架焊接构架的疲劳寿命进行预测,采用有限元方法对构架在不同疲劳载荷下的应力状态进行分析,确定了箱体梁中主焊缝的多种疲劳应力范围。基于IIW标准和相关文献中焊接接头疲劳寿命数据确定了评估焊接构架的多条S-N曲线方程,在此基础上采用整体名义应力法和局部缺口应力法计算了关键主焊缝的寿命次数。结果表明:所有焊缝的寿命次数均大于2×10~6次,满足轨道车辆焊接接头设计标准要求;其中构架侧梁T型角接头在垂向动载作用下寿命较低,应通过焊缝磨削处理降低其应力集中程度。由于名义应力法分析结果较缺口应力法更为保守,从结构轻量化和局部优化角度出发,采用局部缺口应力进行焊接结构疲劳寿命预测更具有优势。