軌道客車不銹鋼車體焊接工藝研究

史紹賢

摘 要:本文對軌道客車不銹鋼車體的焊接生產(chǎn)過程進(jìn)行了深入而細(xì)致的研究,選擇了先進(jìn)合理的、成熟可靠的軌道客車不銹鋼車體焊接工藝,確定了焊接生產(chǎn)工藝設(shè)備,形成了系統(tǒng)的認(rèn)識,用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐可形成軌道客車不銹鋼車體焊接生產(chǎn)線,對軌道客車制造企業(yè)具有一定指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:軌道客車不銹鋼車體焊接工藝

中圖分類號:P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ａ 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0073-01

1 前言

在我國,軌道客車按車體材質(zhì)主要分為碳鋼車、鋁合金車和不銹鋼車。我國于1987年開始在普通鐵路客車上使用不銹鋼材料,主要用于外墻板及易腐蝕的梁柱。1996年與韓國韓進(jìn)公司合作,開發(fā)出了點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)的不銹鋼車體。但真正意義上的輕量化不銹鋼車體的制造,始于2003年制造完成的北京城軌輕量化不銹鋼樣車、天津?yàn)I海線輕軌快速不銹鋼客車。由于不銹鋼客車與普通碳鋼客車相比具有重量輕、使用壽命長、制造組裝工藝簡單、無須涂漆、免維修等優(yōu)點(diǎn),與鋁合金客車相比具有疲勞壽命長、更具耐磨性、損傷后易于修復(fù)、且成本低廉的優(yōu)點(diǎn),所以不銹鋼客車在我國軌道客車發(fā)展中將有廣闊的前景。軌道客車不銹鋼車體的焊接生產(chǎn)技術(shù)是軌道客車制造的基礎(chǔ),這將推進(jìn)不銹鋼材質(zhì)軌道客車車體焊接技術(shù)的研究和發(fā)展。現(xiàn)階段我國的軌道客車不銹鋼車體主要采用點(diǎn)焊工藝,個(gè)別企業(yè)已經(jīng)開始采用弧焊工藝和激光焊工藝。

2 不銹鋼車體的特點(diǎn)和分類

軌道客車不銹鋼車體主要由底架、側(cè)墻、車頂、端墻和裙板等部分組成,車體鋼結(jié)構(gòu)采用全焊接型鋼和板梁結(jié)構(gòu)。不銹鋼車體中車頂板和地板等采用不銹鋼薄板,一般厚度為1.0～1.8mm,為增加剛度,這些薄板一般被滾軋成波紋板。此外,車體中的梁柱普遍為冷壓或冷彎型材,為增加剛度,這些型材斷面進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。不銹鋼材料線膨脹系數(shù)較大,焊接過程產(chǎn)生的變形大,焊接過程易造成晶間腐蝕及熱裂紋,導(dǎo)致機(jī)械性能的降低,因此對焊接工藝的要求高。不銹鋼車體骨架與骨架、骨架與墻板之間的連接方式多為搭接結(jié)構(gòu),為減小焊接變形和防止高溫下不銹鋼材料機(jī)械性能下降,車體制造中大量采用點(diǎn)焊技術(shù)。不銹鋼點(diǎn)焊時(shí)由于電阻率較高、導(dǎo)熱性較差,與低碳鋼相比可采用較小的焊接電流和較短的焊接時(shí)間,由于不銹鋼有較高的高溫強(qiáng)度,因此焊接時(shí)的電極壓力較大。軌道客車不銹鋼車體主要采用301L和304冷軋板(其中301L用量占70%),材料和等級分別是301L—LT、301L—DLT、301L—ST、301L—MT、301L—HT和304,要求301L的含碳量<0.03%。

軌道客車不銹鋼車體分成鐵路客車車體和城軌地鐵車體兩類。

3 不銹鋼車體制造工藝和設(shè)備

3.1 鐵路客車不銹鋼車體制造工藝

當(dāng)前,我國大批量生產(chǎn)的鐵路客車不銹鋼車體主要采用在骨架的外面覆上不銹鋼薄板的板梁結(jié)構(gòu)型式,耐腐蝕性能好,結(jié)構(gòu)形式簡單。車體由底架、側(cè)墻、車頂、端墻組成,焊接工藝以點(diǎn)焊為主。除搖枕、前端構(gòu)造和緩沖梁采用碳鋼制造外,其余為不銹鋼制造。車體無氣密性要求。

鐵路客車不銹鋼車體的側(cè)墻、車頂、底架、端墻主要采用點(diǎn)焊機(jī)器人蒙皮焊接的工藝,在蒙皮之前采用手動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成部件骨架的組對工作。點(diǎn)焊機(jī)器人平均8s完成一點(diǎn)的焊接,設(shè)備采用龍門移動(dòng)式,可根據(jù)產(chǎn)能選擇軌道長度。側(cè)墻在點(diǎn)焊機(jī)器人工位完成作業(yè)后需繼續(xù)安裝小件和補(bǔ)焊未焊到的焊點(diǎn),需單獨(dú)的工作臺(tái)位和設(shè)備。車體總組成焊接時(shí)采用成套的總組成焊機(jī)完成。大部件和車體采用火焰矯正技術(shù)進(jìn)行調(diào)修。車體或車頂根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行淋雨試驗(yàn)。

3.2 城軌客車不銹鋼車體制造工藝

城軌不銹鋼車體的制造工藝與鐵路客車不銹鋼車體的制造工藝主要不同點(diǎn)在于側(cè)墻和端墻,城軌客車的側(cè)墻采用分段制造,然后再組合成完整的側(cè)墻,而鐵路客車的側(cè)墻則一次組對完成,而且焊接工藝有所不同。城軌不銹鋼車體的側(cè)墻蒙皮和端墻蒙皮采用側(cè)墻單元蒙皮自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成。城軌客車不銹鋼車體也主要由底架、側(cè)墻、車頂、端墻等部分組成,其中,底架中的牽引梁、枕梁、緩沖梁采用碳鋼制造。該類車具有結(jié)構(gòu)合理、強(qiáng)度和剛度好、輕量化水平高、制造工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。

底架邊梁是車體底架組成部件,主要采用底架邊梁點(diǎn)焊機(jī)完成該工序,該設(shè)備同時(shí)可用于橫梁等連接件的點(diǎn)焊。城軌客車不銹鋼底架采用骨架鋪地板的結(jié)構(gòu)形式,采用底架骨架自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成底架骨架的焊接工序。城軌客車不銹鋼車頂采用骨架鋪頂板的結(jié)構(gòu)形式,采用車頂骨架自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成車頂骨架的焊接工序。城軌客車不銹鋼側(cè)墻采用單元結(jié)構(gòu)形式,采用側(cè)墻骨架龍門自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成單元側(cè)墻骨架的焊接工序。采用大部件蒙皮點(diǎn)焊機(jī)器人完成城軌客車不銹鋼車體側(cè)墻、車頂、底架大部件的蒙皮焊接,該設(shè)備與鐵路客車不銹鋼車體選用的點(diǎn)焊機(jī)器人規(guī)格不同。采用側(cè)墻蒙皮自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)完成城軌客車側(cè)墻蒙皮的焊接。為保證城軌客車不銹鋼車體的組裝精度,提高效率和速度,一般選用車體總成自動(dòng)點(diǎn)焊系統(tǒng)來完成車體的總組裝。車體總成自動(dòng)點(diǎn)焊系統(tǒng)是一組成套設(shè)備,主要包括端部點(diǎn)焊設(shè)備、車頂與側(cè)墻組合點(diǎn)焊設(shè)備、底架與側(cè)墻點(diǎn)焊設(shè)備。

4 結(jié)語

本文對軌道客車不銹鋼車體的焊接生產(chǎn)過程進(jìn)行了深入而細(xì)致的研究,形成了系統(tǒng)的認(rèn)識,可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn),建設(shè)軌道客車不銹鋼車體生產(chǎn)線。

當(dāng)前,世界范圍內(nèi)軌道客車不銹鋼車體的批量生產(chǎn)工藝主要采用電阻點(diǎn)焊,其它焊接工藝還有縫焊、激光焊、MIG焊、TIG焊、微束等離子弧焊和手工電弧焊等。在國外,軌道客車制造企業(yè)已經(jīng)制造出了主要采用激光焊工藝的不銹鋼車體。從技術(shù)角度分析,微束等離子弧焊和激光焊接將是不銹鋼車體制造技術(shù)的重要發(fā)展方向和趨勢,我國相關(guān)研究單位、設(shè)計(jì)單位和企業(yè)應(yīng)該積極跟蹤前沿技術(shù),進(jìn)行先期研究,為企業(yè)的發(fā)展提供理論指導(dǎo)。

5 致謝

本文在寫作過程中得到了我院孫佩明、郭懷金教授級高級工程師和工業(yè)分院員工的全力支持,特別向他們表示致謝。

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