地铁铝合金牵引梁mig焊接工艺分析及变形控制

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1、工程硕士学位论文地铁铝合金牵引梁MIG焊接工艺分析及变形控制WELDINGPROCESSANALYSISANDDISTORTIONCONTROLOFMIGWELDINGFORMETROALUMINUMALLOYTRACTIONBEAM刘应世哈尔滨工业大学2015年9月国内图书分类号：TG404学校代码：10213国际图书分类号：621.791密级：公开工程硕士学位论文（宋体小2号字加粗）地铁铝合金牵引梁MIG焊接工艺分析及变形控制↑（黑体2号字）硕士研究生：刘应世导师：董志波副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：株洲联诚集团答辩日期：2015年9月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TG404U.D.C:621.791DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringWELDINGPROCESSANALYSISANDDISTORTIONCONTROLOFMIGWELDINGFORMETROALUMINUMALLOYTRACTIONBEAMCandidate：LiuYingshiSupervisor：Asso.Prof.DongZhiboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliati

3、on：ZhuzhouLinceGroupCo.,LTDDateofDefence：September,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要地铁的车体广泛采用密度低、耐腐蚀的高强度铝合金。由于铝合金散热快、热膨胀系数大，极易产生较大的残余变形，必须通过调校进行矫正，从而制约了铝合金构件的焊接生产效率。本文针对地铁铝合金牵引梁构件，借助数值模拟技术并与实验相结合，对传统焊接工艺进行优化，达到控制焊接变形、提高生产效率的目的。首先，根据牵引梁构件的结构特点及质量要求，分析牵引梁传统MIG焊接方法的特点

4、及不足，指出X型坡口焊缝采用非对称的焊接顺序等工艺条件是牵引梁焊接角变形产生的主要原因。其次，对典型平板试件进行数值模拟，并通过平板试件的熔池形貌及热循环曲线，对数值模拟的热源模型进行校核，确保采用的热源模型的合理性。在此基础上，对牵引梁的传统焊接工艺进行数值模拟研究，获得牵引梁构件的焊接变形，并与测量的实验结果进行对比分析。按照传统的焊接方法，牵引梁构件的角变形在1.5°左右。最后，根据车间的实际情况，提出翻转交叉焊、双面双弧焊和反变形法等三种优化方案，并分别对三种方案进行数值模拟仿真研究。通过对三种方案的对比分析，指出双面双弧与反变形为较好的工艺方案，且两者组合为最佳的工艺方案，并对

5、最佳工艺方案进行焊接试验验证。结果表明，按此优化方案，角变形能够控制在合理范围内，宏观上可以忽略不计，不影响牵引梁的平面度。研究成果已应用于指导牵引梁构件的实际焊接生产，并配套设计制作了工装夹具，合格率达到98%以上，提高了生产效率，降低了生产成本。地铁铝合金牵引梁焊接角变形的成功控制，对其他产品的工艺优化积累了宝贵的经验。关键词：铝合金；牵引梁；焊接变形；数值模拟；工艺优化-I-AbstractAbstractHighstrengthaluminumalloyswithlowdensityandresistantcorrosionarewidelyusedtomanufactureca

6、rbodyofmetrovehicles.Aluminumalloysareeasytocauseresidualdeformationforlargethermaldiffusivityandthermalexpansioncoefficient,sotheyusuallyneedadjustmentandrectification.Theproductivityofweldingaluminumalloyislimitedforthosereasonsabove.Thisthesisfocusesonoptimizingtheweldingprocessforaluminumallo

7、ytractionbeamswiththehelpofnumericalsimulationandexperimenttoreduceweldingdistortionandincreasetheproductivity.Firstly,theunsymmetricalweldingsequencefortheXweldseamisthemainreasonoftractionbeamweldingdeformationwithan