試論軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體焊接工藝

馮朝明　郭帥　周勇

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)城市交通體系的不斷完善，使軌道客車(chē)成為一種重要的交通工具，軌道客車(chē)主要是采用不銹鋼車(chē)體，而其焊接工藝的合理性，將直接關(guān)系到軌道客車(chē)的車(chē)體焊接質(zhì)量，通過(guò)探討軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體焊接工藝，能夠?yàn)檐壍揽蛙?chē)不銹鋼車(chē)體的焊接生產(chǎn)線提供科學(xué)的指導(dǎo)。鑒于此，本文對(duì)軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體焊接工藝進(jìn)行深入的論述。

關(guān)鍵詞：軌道客車(chē);不銹鋼;車(chē)體焊接

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.018

0 引言

通過(guò)對(duì)軌道客車(chē)的車(chē)體材質(zhì)進(jìn)行分析，其車(chē)體材質(zhì)主要有三種，一種為碳鋼材質(zhì)，一種為鋁合金材質(zhì)，最后一種為不銹鋼材質(zhì)，由于不銹鋼材質(zhì)相比于碳鋼材質(zhì)來(lái)說(shuō)，其重量要更輕，在制造組裝工藝上更為簡(jiǎn)單，并具有更長(zhǎng)的使用壽命，在使用過(guò)程中不需要進(jìn)行涂漆。而且相比于鋁合金來(lái)說(shuō)，其抗疲勞性能更強(qiáng)，且耐磨性更高，成本也更為低廉，在車(chē)體損傷后較易修復(fù)，這使得不銹鋼成為軌道客車(chē)中極具發(fā)展?jié)摿Φ能?chē)體材質(zhì)，具有廣闊的發(fā)展前景。而對(duì)于軌道客車(chē)而言，其不銹鋼車(chē)體焊接工藝已經(jīng)成為軌道客車(chē)制造中的關(guān)鍵基礎(chǔ)工藝，通過(guò)對(duì)軌道客車(chē)制造中的不銹鋼車(chē)體焊接工藝進(jìn)行深入的研究，能夠進(jìn)一步推動(dòng)軌道客車(chē)制造工藝的發(fā)展與革新。為此，對(duì)軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體焊接工藝進(jìn)行深入的研究是具有重要意義的。

1 軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體的類(lèi)別及特點(diǎn)

在軌道客車(chē)中，其不銹鋼車(chē)體主要包括以下組成部分，分別是底架、車(chē)頂、裙板、側(cè)墻與端墻，不銹鋼車(chē)體結(jié)構(gòu)分為板梁結(jié)構(gòu)與全焊接型鋼結(jié)構(gòu)兩種。其利用不銹鋼薄板來(lái)作為軌道客車(chē)的地板與車(chē)頂板，通常而言，不銹鋼薄板的厚度在1至1.8mm左右，為了使車(chē)體的剛度更高，一般是將不銹鋼薄板進(jìn)行滾思，使其成為波紋板。并且，通常采用冷彎或冷壓型材來(lái)作為不銹鋼車(chē)體內(nèi)的梁柱，其型材斷面都是經(jīng)過(guò)專門(mén)設(shè)計(jì)而成的。對(duì)于不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，由于其具有較大的線膨脹系數(shù)，這使得不銹鋼材料在焊接時(shí)容易出現(xiàn)較大的變形，并且可能會(huì)產(chǎn)生熱烈紋或晶間腐蝕，進(jìn)而降低了其機(jī)械性能，這就需要對(duì)焊接工藝進(jìn)行更為嚴(yán)格的要求。在不銹鋼車(chē)體中，其骨架和墻板以及骨架之間的連接大部分是采用搭接結(jié)構(gòu)，在焊接不銹鋼車(chē)體過(guò)程中，要想使焊接變形盡可能的減小，并避免降低其材料的機(jī)械性能，在對(duì)軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體進(jìn)行焊接時(shí)，需要對(duì)點(diǎn)焊技術(shù)進(jìn)行頻繁使用，不過(guò)因點(diǎn)焊過(guò)程中有著較高的電阻率，且焊接時(shí)的導(dǎo)熱性較差，因此在焊接時(shí)電流要比低碳鋼更小，且焊接時(shí)間也更短。因不銹鋼車(chē)體的高溫強(qiáng)度較高，因此需要在焊接過(guò)程中選擇較大的電極壓力。通常應(yīng)用304與301L冷軋板來(lái)制作軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體，不銹鋼材料及等級(jí)主要有301L-LT、301L-ST、301L-DLT、301L-MT、301L-HT以及301，需要確保301L冷軋板的含碳量控制在0.03%以內(nèi)。軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體主要包括城軌地鐵車(chē)體與鐵路客車(chē)車(chē)體兩種。

2 軌道客車(chē)不銹鋼車(chē)體焊接工藝

2.1 鐵路客車(chē)的車(chē)體焊接工藝分析

現(xiàn)階段，我國(guó)在對(duì)鐵路客車(chē)的不銹鋼車(chē)體進(jìn)行焊接時(shí)，通常是將不銹鋼薄板按照板梁結(jié)構(gòu)覆蓋在骨架外部，這種結(jié)構(gòu)在工藝上較為簡(jiǎn)單，而且具有良好的耐腐蝕性能。鐵路客車(chē)的不銹鋼車(chē)體主要包括端墻、車(chē)頂、側(cè)墻及底架，并主要采用點(diǎn)焊技術(shù)作為焊接工藝，只有前端構(gòu)造、搖枕與緩沖梁的制造材料為碳鋼，其他材質(zhì)均采用不銹鋼材質(zhì)。在對(duì)車(chē)體的端墻、底架、車(chē)頂與側(cè)墻進(jìn)行焊接時(shí)，其焊接工藝主要為點(diǎn)焊機(jī)器人蒙皮焊接工藝，該工藝需要通過(guò)手動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)來(lái)對(duì)部件骨架進(jìn)行組對(duì)，然后進(jìn)行蒙皮，每點(diǎn)的焊接時(shí)間大約在8s左右，并利用龍門(mén)移動(dòng)式設(shè)備，其軌道長(zhǎng)度可依據(jù)產(chǎn)能來(lái)進(jìn)行確定。在焊接側(cè)墻時(shí)，需要在點(diǎn)焊機(jī)器人的工位作業(yè)完畢后，對(duì)小件進(jìn)行安裝以及補(bǔ)焊。在對(duì)車(chē)體進(jìn)行總組成焊接過(guò)程中，需要確保對(duì)總線成焊機(jī)進(jìn)行配套使用，利用火焰矯正技術(shù)來(lái)調(diào)修大部件及車(chē)體，并通過(guò)淋雨試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)車(chē)頂或不銹鋼車(chē)體的密封性。

2.2 城軌客車(chē)的軌體焊接工藝分析

相比于鐵路客車(chē)，城軌客車(chē)在不銹鋼車(chē)體焊接工藝上，只有端墻與側(cè)墻焊接有所不同，相比于鐵路客車(chē)對(duì)側(cè)墻的一次組對(duì)制造，城軌客車(chē)在對(duì)側(cè)墻進(jìn)行制造時(shí)，主要是通過(guò)分段制造的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所采用的焊接工藝有著本質(zhì)的區(qū)別。在城軌客車(chē)中，其是利用側(cè)墻單元蒙皮自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)來(lái)進(jìn)行側(cè)墻與端墻蒙皮，其車(chē)體結(jié)構(gòu)和鐵路客車(chē)相同，該結(jié)構(gòu)車(chē)體具有良好的強(qiáng)度與剛度，在制造工藝上較為簡(jiǎn)單。在城軌客車(chē)的底架邊梁焊接中，通常是利用點(diǎn)焊機(jī)來(lái)進(jìn)行的，點(diǎn)焊機(jī)還可對(duì)橫梁等連接件進(jìn)行點(diǎn)焊。在城軌客車(chē)車(chē)體中，其底架是通過(guò)骨架鋪地板的方式，并利用點(diǎn)焊機(jī)來(lái)進(jìn)行點(diǎn)焊的。其側(cè)墻為單元結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)骨架龍門(mén)自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行焊接，并應(yīng)用蒙皮點(diǎn)焊機(jī)器人對(duì)車(chē)體中的底架、側(cè)墻及車(chē)頂?shù)却蟛考M(jìn)行蒙皮焊接。為了使車(chē)體組裝精度更高，使焊接速度更快，通常采用車(chē)體總成自動(dòng)點(diǎn)焊系統(tǒng)對(duì)車(chē)體進(jìn)行總組裝，該系統(tǒng)為成套設(shè)備，分為端部點(diǎn)焊設(shè)備、底架及側(cè)墻點(diǎn)焊設(shè)備以及車(chē)頂和側(cè)墻組合點(diǎn)焊設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文深入研究了軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體焊接工藝，從而使人們能夠?qū)υ摴に囉幸粋€(gè)系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而為不銹鋼車(chē)體的生產(chǎn)與制造提供指導(dǎo)。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外主要是通過(guò)電阻點(diǎn)焊來(lái)對(duì)軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體進(jìn)行批量生產(chǎn)，除此之外，還包括激光焊、TIG焊、縫焊、MIG等工藝，在國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家，部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始利用激光焊工藝來(lái)對(duì)軌道客車(chē)的不銹鋼車(chē)體進(jìn)行制造。在不久的將來(lái)，激光焊接、微束等離子弧焊已經(jīng)成為軌道客車(chē)在不銹鋼車(chē)體制造工藝中的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，我國(guó)應(yīng)緊隨時(shí)代腳步，對(duì)激光焊接、微束等離子弧焊進(jìn)行必要的先期研究，以此不斷探索我國(guó)軌道客車(chē)車(chē)體在制造工藝上的改革與創(chuàng)新之路。

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作者簡(jiǎn)介：馮朝明（1986-），男，吉林長(zhǎng)春人，本科，工程師，從事軌道客車(chē)車(chē)體工藝。