摘要：随着轨道交通的快速发展，使得轨道车辆的转向架也不断增多，对转向架的焊接质量标准也越来越高。转向架构架主要由横梁、侧梁、摇枕等部件组成，构架整体及其主要部件均为焊接结构，其焊接质量好坏直接影响着轨道车辆的运行安全。基于此，本文简述了影响轨道转向架焊接疲劳的主要因素及其原因，对轨道转向架焊接疲劳改善措施进行了论述分析。
关键词：轨道转向架；焊接疲劳；影响因素；原因；改善措施
随着轨道交通的快速发展，使得轨道转向架得到广泛应用，并且一定程度上满足了列车行驶舒适度和行驶速度要求，但也为焊接工艺提出了新的挑战，因此如何控制焊接疲劳特性就显得尤为重要。
一、影响轨道转向架焊接疲劳的主要因素分析
轨道转向架焊接疲劳事故的频繁发生，制约了焊接结构的进一步广泛应用，使一些场合不得不放弃使用焊接结构。目前在大量疲劳试验与工程实践的基础上，焊接结构抗疲劳设计规范不断出台，如美国铁路桥梁以及高速公路设计规范以及我国的钢结构设计规范GB-17-88等等。就目前轨道转向架焊接工作而言，造成转向架焊接疲劳的主要因素包含有：静载强度、接头类型、焊缝形状、焊接缺陷等因素。
二、轨道转向架焊接结构疲劳问题的原因
笔者认为轨道转向架焊接结构疲劳问题的原因主要有：（1）一般焊接接头的静载承受能力并不低于母材；而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；（2）以前焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；（3）工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准则与结构形式；（4）在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低成本、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大。
三、轨道转向架焊接疲劳改善措施的分析
（一）改善轨道转向架焊接工艺分析
主要表现为：（1）改善焊趾几何形状降低应力集中的方法。第一、TIG熔修。TIG熔修可大幅度提高焊接接头的疲劳强度，这种方法是用钨极氩弧焊方法在焊接接头的过渡部位重熔一次，使焊缝与基本金属之间形成平滑过渡。减少了应力集中，同时也减少了该部位的微小非金属夹渣物，因而使接头部位的疲劳强度提高。熔修工艺要求焊枪一般位于距焊趾部位0.5～1.5mm处，并要保持重熔部位洁净，如果事先配以轻微打磨效果更佳。第二、机械加工。若对焊缝表面进行机械加工，应力集中程度将大大减少，对接接头的疲劳强度也相应提高，当焊缝不存在缺陷时，接头的疲劳强度可高于基本金属的疲劳强度。但是这种表面机械加工的成本很高，因此只有真正有益和确实能加工到的地方，才适宜于采用这种加工。如果存有未焊透缺陷，因为疲劳裂纹将不在余高和焊趾处起始裂，而是转移到焊缝根部未焊透处。在有未焊透缺陷存在的情况下，机加工反而往往会降低接头疲劳强度。（2）调整残余应力场产生压缩应力的方法。第一、预过载法。假如在含有应力集中的试样上施加拉伸载荷，直到在缺口处发生屈服，并伴有一定的拉伸塑性变形，卸载后，载缺口及其附近发生拉伸塑性变形处将产生压缩应力，而在试样其它截面部位将有与其相平衡的低于屈服点的拉伸应力产生。受此处理的试样，在其随后的疲劳试验中，其应力范围将与原始未施加预过载的试样不同，即显著变小，因此它可以提高焊接接头的疲劳强度。研究结果表明，大型焊接结构（如桥梁、压力容器等）投入运行前需进行一定的预过载试验，这对提高疲劳性能是有利的。第二、挤压法。局部挤压机制与点状加热方法相同，即均是靠压缩残余应力提高接头疲劳强度。但是其作用点是不同的，挤压位置应位于需要产生残余压缩应力的位置。高强钢试样采用挤压法其效果比低碳钢更为显著。
（二）加强轨道转向架焊接质量管控的分析
具体体现在：（1）优化工艺要求。轨道转向架焊接质量管控首先需要确保焊接完成后尺寸满足技术要求，完善生产图纸及工艺文件等，对焊接位置有明确的技术要求以及工艺指导措施。焊接构架整体尺寸要求严格，较大的焊缝会引起构架整体的焊接变形和焊接应力。减少焊缝数量，尽量采用小焊脚尺寸的焊缝，尽量不要出现密集的焊缝交叉等是减少焊接变形及应力的关键。在设计初期，要设计工艺应制定出合理的最优焊接方案，优化工艺要求，力争最大量的消除焊接变形等。（2）设计制造合适的组焊工装。焊接是利用高温进行融化金属并再次成型的过程，焊接过程中总会出现不可避免的焊接变形，根据不同的焊接情况焊接变形也不尽相同，但是利用组焊工装限制焊接过程中部件的变形已成为焊接中不可缺少的一部。焊接构架中也需要组焊工装的应用，设计制造适当的组焊工装，能够有效确保焊接的尺寸保证，减少焊接变形，提高生产效率。（3）加强焊缝检测处理。第一、磁粉探伤检测。在焊缝完成后，对焊缝进行简单的清净，涂抹磁粉液于焊缝处，若焊缝存在焊接缺陷存在，则会出现漏磁情况，则磁粉液会在缺陷处显现不同的状态。第二、超声波探伤检测。在焊缝焊接完成后，利用超声波探伤仪对焊缝进行探伤。探伤仪发生超声波作用与焊缝处，若焊缝出现未融合等情况时会反馈给超声波探伤仪。第三、焊缝处理。经过磁粉探伤或者超声波探伤过后，如果出现焊接状态不良的情况产生，比如气孔、裂纹等，则需要进行焊缝返修处理，同一部位不建议返修超过2次。如果缺陷仅存在与构架表面，可以使用工具进行打磨直至缺陷消失，如果对焊缝影响过大建议将焊缝打磨坡口后再次进行焊接。
三、结束语
综上所述，转向架是轨道车辆的重要组成部分，转向架技术是轨道客車核心技术之一。轨道车辆能够跑多快、多稳、多安全、多舒适都取决于转向架的技术。因此对轨道转向架焊接疲劳的影响因素及其改善措施进行分析具有重要意义。
参考文献：
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