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過程進行了深入而細致的研究,選擇了先進合理的、成熟可靠的軌道客車不銹鋼車體焊接工藝,確定了焊接生產工藝設備,形成了系統的認識,用于指導生產實踐可形成軌道客車不銹鋼車體焊接生產線,對軌道客車制造企業具有一定指導意義。

關鍵詞:軌道客車不銹鋼車體焊接工藝

中圖分類號:P755.1 文獻標識碼: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年與韓國韓進公司合作,開發出了點焊結構的不銹鋼車體。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、天津濱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、免維修等優點,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、且成本低廉的優點,所以不銹鋼客車在我國軌道客車發展中將有廣闊的前景。軌道客車不銹鋼車體的焊接生產技術是軌道客車制造的基礎,這將推進不銹鋼材質軌道客車車體焊接技術的研究和發展?，F階段我國的軌道客車不銹鋼車體主要采用點焊工藝,個別企業已經開始采用弧焊工藝和激光焊工藝。

2 不銹鋼車體的特點和分類

軌道客車不銹鋼車體主要由底架、側墻、車頂、端墻和裙板等部分組成,車體鋼結構采用全焊接型鋼和板梁結構。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,這些型材斷面進行了專門設計。不銹鋼材料線膨脹系數較大,焊接過程產生的變形大,焊接過程易造成晶間腐蝕及熱裂紋,導致機械性能的降低,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構,為減小焊接變形和防止高溫下不銹鋼材料機械性能下降,車體制造中大量采用點焊技術。不銹鋼點焊時由于電阻率較高、導熱性較差,與低碳鋼相比可采用較小的焊接電流和較短的焊接時間,由于不銹鋼有較高的高溫強度,因此焊接時的電極壓力較大。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備

3.1 鐵路客車不銹鋼車體制造工藝

當前,我國大批量生產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構型式,耐腐蝕性能好,結構形式簡單。車體由底架、側墻、車頂、端墻組成,焊接工藝以點焊為主。除搖枕、前端構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墻、車頂、底架、端墻主要采用點焊機器人蒙皮焊接的工藝,在蒙皮之前采用手動點焊機完成部件骨架的組對工作。點焊機器人平均8s完成一點的焊接,設備采用龍門移動式,可根據產能選擇軌道長度。側墻在點焊機器人工位完成作業后需繼續安裝小件和補焊未焊到的焊點,需單獨的工作臺位和設備。車體總組成焊接時采用成套的總組成焊機完成。大部件和車體采用火焰矯正技術進行調修。車體或車頂根據設計要求進行淋雨試驗。

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在于側墻和端墻,城軌客車的側墻采用分段制造,然后再組合成完整的側墻,而鐵路客車的側墻則一次組對完成,而且焊接工藝有所不同。城軌不銹鋼車體的側墻蒙皮和端墻蒙皮采用側墻單元蒙皮自動點焊機完成。城軌客車不銹鋼車體也主要由底架、側墻、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。該類車具有結構合理、強度和剛度好、輕量化水平高、制造工藝簡單等優點。

底架邊梁是車體底架組成部件,主要采用底架邊梁點焊機完成該工序,該設備同時可用于橫梁等連接件的點焊。城軌客車不銹鋼底架采用骨架鋪地板的結構形式,采用底架骨架自動點焊機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構形式,采用車頂骨架自動點焊機完成車頂骨架的焊接工序。城軌客車不銹鋼側墻采用單元結構形式,采用側墻骨架龍門自動點焊機完成單元側墻骨架的焊接工序。采用大部件蒙皮點焊機器人完成城軌客車不銹鋼車體側墻、車頂、底架大部件的蒙皮焊接,該設備與鐵路客車不銹鋼車體選用的點焊機器人規格不同。采用側墻蒙皮自動點焊機完成城軌客車側墻蒙皮的焊接。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點焊系統來完成車體的總組裝。車體總成自動點焊系統是一組成套設備,主要包括端部點焊設備、車頂與側墻組合點焊設備、底架與側墻點焊設備。

4 結語

本文對軌道客車不銹鋼車體的焊接生產過程進行了深入而細致的研究,形成了系統的認識,可用于指導實際生產,建設軌道客車不銹鋼車體生產線。

當前,世界范圍內軌道客車不銹鋼車體的批量生產工藝主要采用電阻點焊,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,軌道客車制造企業已經制造出了主要采用激光焊工藝的不銹鋼車體。從技術角度分析,微束等離子弧焊和激光焊接將是不銹鋼車體制造技術的重要發展方向和趨勢,我國相關研究單位、設計單位和企業應該積極跟蹤前沿技術,進行先期研究,為企業的發展提供理論指導。

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分院員工的全力支持,特別向他們表示致謝。

參考文獻

[1] 王元良,等.我國高速列車焊接技術及其新發展[J].電焊機,2008(8).

[2] 劉征.氬氫混合氣體保護不銹鋼焊接[J].現代焊接,2007(7).

[3] 郝春梅,等.軌道客車不銹鋼化[J].鐵路采購與物流,2008(3).

[4] 陳鋒,等.地鐵不銹鋼車體研究[J].鐵道客車,2007(3).