转向架副构架焊接接头残余应力测定与焊接仿真分析

摘要

随着我国铁路运输事业的快速发展，为满足铁路货物运输高速、重载的要求，提高公司铁路货车产品竞争力，公司在引进国外先进转向架技术的基础上，研制了铁道货车新型转K7型转向架。由于转K7型转向架铸造U型副构架的特殊结构特点，结合目前公司铸造工艺技术，U型副构架的制造工艺采取把副构架整体分为两个鞍、一个臂共三段进行分段铸造，然后通过机械加工，采用焊接方式把鞍、臂对接焊接在一起，形成完整的U形副构架，最后进行后期的机械加工。因此，采用合理的焊接工艺，确保副构架焊接接头质量的可靠性，对铁路运输安全尤为重要。
　　 本论文对焊接残余应力的产生机理和常用的焊接残余应力消除与调整方法进行了阐述，并采用专业仿真分析软件Sysweld对转向架副构架进行了焊接仿真分析，计算分析了焊接过程中不同状态下焊接温度场分布、焊接残余应力场分布及副构架焊接在不同拘束状态下的焊接变形，根据仿真计算数据及曲线图，对副构架焊接接头进行了分析；采用加拿大Proto公司的iXRD残余应力测试仪对副构架焊接接头在焊接状态和振动时效状态下分别进行焊接残余应力测定，测定了焊缝表面周围处的焊接应力分布，并进了两种状态下焊接残余应力的对比分析，阐述了振动时效对降低副构架焊接接头残余应力的现实意义。
　　 研究分析结果表明，采用专业仿真分析软件Sysweld分析的副构架焊接接头残余应力分布和变化趋势与XRD应力测试的残余应力分布数据基本匹配，通过制定合理的焊接工艺，采用机械振动法能够降低焊接残余应力，基本能满足产品的安全性需求。为转向架副构架焊接接头质量安全性评估提供了一定的参考价值。