不銹鋼車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)的爆炸焊工藝

張雪峰，李 威，康麗齊，魏 良，王 濤，彭長(zhǎng)偉，邵有發(fā)，劉長(zhǎng)和

（中國(guó)中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林長(zhǎng)春136200）

不銹鋼車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)的爆炸焊工藝

張雪峰，李 威，康麗齊，魏 良，王 濤，彭長(zhǎng)偉，邵有發(fā)，劉長(zhǎng)和

（中國(guó)中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司，吉林長(zhǎng)春136200）

采用爆炸焊工藝制造不銹鋼車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)，代替了采用螺釘連接銅臺(tái)合金板與基材獲得的銅鋼結(jié)構(gòu)，避免了頻繁點(diǎn)壓銅臺(tái)導(dǎo)致銅墊下陷的問(wèn)題，提高了銅臺(tái)的制作質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。爆炸焊技術(shù)選用15 mm厚度合金銅板，節(jié)約成本50％以上，減少了合金銅板磨削時(shí)間，焊接區(qū)域能實(shí)現(xiàn)可靠、均勻的冶金連接，熔合率達(dá)95％以上，導(dǎo)電率達(dá)60％以上。

不銹鋼車側(cè)墻；銅臺(tái)；爆炸焊；點(diǎn)焊

0 簡(jiǎn)介

近年來(lái)，表面不涂裝不銹鋼車因其輕便、美觀、耐腐蝕、易清潔等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)地鐵客車和輕軌車中迅速發(fā)展起來(lái)，其側(cè)墻外表面以其原始本色的美觀受到廣大客戶的歡迎和認(rèn)可。各城市選購(gòu)地鐵客車和輕軌車時(shí)更是以表面不涂裝不銹鋼車為主導(dǎo)選項(xiàng)。各種帶有各自城市特點(diǎn)的平面車和流線型車應(yīng)運(yùn)而生。

軌道客車的側(cè)墻鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)常被設(shè)計(jì)成不同弧形的流線型，生產(chǎn)過(guò)程中為了保證側(cè)墻弧形，在制造側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)時(shí)通常采用35～50 mm厚度的合金銅板通過(guò)大量削磨形成所需弧形。目前的加工技術(shù)存在電極長(zhǎng)時(shí)間對(duì)銅帽位置進(jìn)行點(diǎn)焊、加壓，致使銅帽凹陷下沉，從而導(dǎo)致銅臺(tái)提前報(bào)廢，造成大量的浪費(fèi)。

采用爆炸焊工藝制造不銹鋼車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)，代替了采用螺釘連接銅臺(tái)合金板與基材獲得的銅鋼結(jié)構(gòu)，取消了后者在螺釘上面加蓋的銅帽，提高了銅臺(tái)的制造質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)降低了合金銅板厚度，在加工過(guò)程中大大降低了合金銅板削磨厚度，節(jié)省了時(shí)間、人力和財(cái)力。

1 爆炸焊工藝銅臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

1.1 復(fù)合銅板制造工藝

單塊爆炸焊后的復(fù)合銅板主要由兩部分構(gòu)成：一部分為青銅合金板材，一般采用Cr05Cu，通過(guò)熱處理工藝后，其性能應(yīng)滿足制作電極材料的要求，主要指標(biāo)如硬度大于HB110，導(dǎo)電率大于60％；另一部分為爆炸焊基材，采用普通Q235鋼板。基材的厚度應(yīng)為青銅合金厚度的2～3倍，通過(guò)爆炸焊焊接方法將青銅合金與基材兩種異種材料連為一體，保證爆炸焊結(jié)合面大于等于95％，可采用無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。采用重型矯形設(shè)備對(duì)復(fù)合板進(jìn)行矯形，并采用機(jī)械方法對(duì)復(fù)合板進(jìn)行預(yù)成型，預(yù)成型后對(duì)復(fù)合板材周邊進(jìn)行機(jī)械加工，達(dá)到拼接組裝要求。

1.2 銅臺(tái)制造工藝過(guò)程及各件間安裝關(guān)系

銅臺(tái)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。主要由下支架、上支架、組成后的復(fù)合銅板、楔鐵、圍板、緊固件及調(diào)整墊片和圍板等構(gòu)成。

圖1 銅臺(tái)結(jié)構(gòu)原理

（1）下支架主要由H型鋼和矩形鋼板按一定尺寸下料后組焊而成，由H型鋼拼焊成“田”字型支撐框架，在支撐位置處焊接矩形鋼板封頭，在矩形鋼板上加工出機(jī)械連接用的螺栓孔。

（2）上支架主要由H型鋼和矩形鋼板按一定尺寸下料后組焊而成，由H型鋼拼焊成“井”字型支撐框架，在與下支架對(duì)應(yīng)的位置處加工出機(jī)械連接用的螺栓孔。

（3）組成后的復(fù)合銅板由一定數(shù)量的單塊復(fù)合銅板在上支架上表面沿縱向拼接起來(lái)，相互之間依靠機(jī)械加工保證拼接質(zhì)量，件號(hào)4的基材（普通Q235鋼板）與件號(hào)2的H型鋼上表面進(jìn)行焊接，斷面角度依靠件號(hào)5楔鐵進(jìn)行調(diào)整，待角度調(diào)整到一定精度后，將楔鐵分別與件號(hào)2上支架及件號(hào)4基材進(jìn)行焊接。

（4）楔鐵。由普通Q235鋼板經(jīng)機(jī)械加工而成，用于上支架和復(fù)合板基材之間角度調(diào)整和焊接。

（5）將件號(hào)2、件號(hào)3及件號(hào)5組焊成一體后，進(jìn)行整體精加工，達(dá)到相應(yīng)技術(shù)要求，弧形斷面與樣板吻合良好，最大間隙不得大于0.2 mm。

（6）緊固件及調(diào)整墊片。主要用于下支架（件號(hào)1）與上支架（件號(hào)2）間高度調(diào)整及連接。

（7）圍板。主要固定在件號(hào)2和件號(hào)3的上表面的四周，采用內(nèi)六角沉頭螺栓緊固安裝，用于安裝快速卡子、壓緊工件。

2 新舊銅臺(tái)制造工藝過(guò)程

2.1 原銅臺(tái)制造工藝

原工藝制造側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)時(shí)，根據(jù)側(cè)墻弧形不同選用35～50 mm厚度的合金銅板通過(guò)大量削磨形成所需的弧形，再?gòu)你~板上面鉆孔用銅釘固定銅板與下面鋼架（見(jiàn)圖2），然后在銅釘上面蓋上一層銅墊，通過(guò)整體打磨來(lái)保證銅臺(tái)表面平度。

圖2 原銅臺(tái)制造示意

2.2 爆炸焊工藝

首先采用冶金熔煉方式獲得合金銅錠，然后采用熱處理方式將合金銅制作成青銅合金板材，在爆炸焊接之前對(duì)青銅合金板材進(jìn)行化學(xué)分析和相應(yīng)的機(jī)械性能檢測(cè)，要求青銅合金板材料為鉻銅（Cr0.5Cu），w（Cr）＞0.5％，加工后表面硬度大于HB110，導(dǎo)電率大于60％。機(jī)械性能檢測(cè)如圖3所示。

圖3 機(jī)械性能檢測(cè)

對(duì)焊材及基材進(jìn)行機(jī)械加工達(dá)到爆炸焊技術(shù)要求，采用爆炸焊接工藝復(fù)合15 mm青銅合金板材與50mm普通Q235基材，檢測(cè)復(fù)合青銅板材的機(jī)械性能，達(dá)到使用要求后通過(guò)校形把復(fù)合銅板預(yù)制出大致的弧形，再經(jīng)過(guò)機(jī)械加工達(dá)到所需弧形。最后將每塊復(fù)合銅板連成一體制成側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)。

2.3 爆炸焊工藝

優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)約原材料。原工藝制造選用厚35～50 mm的合金銅板，現(xiàn)工藝選用15 mm厚度合金銅板。（2）減少合金銅板削磨時(shí)間。原工藝根據(jù)不同側(cè)墻弧形削磨銅板，削磨最大厚度25mm；爆炸焊工藝削磨銅板厚度1～5 mm。（3）由于復(fù)合銅板是采用銅-鋼爆炸復(fù)合焊接，焊接區(qū)域能實(shí)現(xiàn)可靠、均勻的冶金連接，探傷復(fù)合板材可知其熔合率達(dá)95％以上，導(dǎo)電率達(dá)60％以上。（4）在整個(gè)加工過(guò)程中取消了銅釘連接方法，避免了頻繁點(diǎn)壓銅臺(tái)導(dǎo)致銅墊下陷的問(wèn)題發(fā)生，提高了銅臺(tái)的表面質(zhì)量和使用壽命。（5）銅臺(tái)表面質(zhì)量的提高保證了側(cè)墻外表面的點(diǎn)焊質(zhì)量。（6）降低生產(chǎn)成本。采用爆炸焊技術(shù)生產(chǎn)相同規(guī)格尺寸的銅臺(tái)相比原有工藝可降低制造成本50％以上。

不足點(diǎn)是制造周期長(zhǎng)、生產(chǎn)工序多。

3 結(jié)論

爆炸焊工藝制造點(diǎn)焊銅臺(tái)的生產(chǎn)技術(shù)目前已經(jīng)在澳大利亞雙層客車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)、泰國(guó)BTS地鐵車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)、250 km不銹鋼樣車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)三個(gè)項(xiàng)目生產(chǎn)中得到應(yīng)用和推廣。隨著時(shí)間的推移，將逐步采用爆炸焊工藝取代原有銅臺(tái)制造工藝。

Explosive welding process for producing stainless steel side wall spot welding copper table

ZHANG Xuefeng，LI Wei，KANG Liqi，WEI Liang，WANG Tao，PENG Changwei，SHAO Youfa，LIU Changhe
（Chinese Zhongche Changchun Rail Passenger Limited by Share Ltd.，Changchun 136200，China）

Manufacture of stainless steel side wall spot welding copper by explosive welding instead of copper steel plate and copper alloy substrate between the screw connection obtained，to avoid the frequent occurrence of pressure in copper pad subsidence problems，improve the production quality and product quality of copper.Explosive welding technique with 15 mm thickness of copper alloy，saving the cost of more than 50％，reducing the copper alloy grinding time，the welding area can achieve reliable and uniform metallurgical connection，the fusion rate reaches more than 95％，the conductivity reaches more than 60％.

stainless steel side wall；copper table；explosive welding；spot welding

TG456.6

B

1001－2303（2016）12－0132-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.12.29

獻(xiàn)

張雪峰，李威，康麗齊，等.不銹鋼車側(cè)墻點(diǎn)焊銅臺(tái)的爆炸焊工藝[J].電焊機(jī)，2016，46（12）：132-134.

2016-05-19

張雪峰（1978—），男，吉林遼源人，高級(jí)工程師，學(xué)士，主要從事軌道車輛的研發(fā)和制造工作。