高速動車組車體關鍵制造技術分析

艾菊蘭

[摘 要] 對高速動車組鋁合金車體關鍵制造技術，即焊接技術、車體加工及內部空間成型測量技術、焊縫檢測及變形控制技術、調修技術、車體四角稱重技術五大技術進行了分析，并作了總結。

[關 鍵 詞] 高速動車組；車體；制造技術

[中圖分類號] U266 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）34-0231-01

中國高速動車組以速度快、運行平穩等優點成為中國走向世界的一張名片，無數中國人為之驕傲。我國的高速動車組以輕質高強鋁合金材料制作車體框架結構，鋁合金車體焊接結構和車體梁板制造等關鍵技術領先世界。

一、高速動車組車體結構及制造流程

高速動車組車體，通常采用鋁合金型材閉式焊接作為框結構基礎，車體的底架、側墻、車頂等大部件采用與車體等長的大型中空擠壓鋁型材插接組焊而成，端墻、牽引梁等中小部件采用鋁合金板梁結構，車體承載方式是整體承載式。

在進行鋁合金車體制造時，首先要根據圖紙下料，將下好的料運送至相應部件工段進行部件的組焊，然后將組焊好的部件，如底架、側墻、車頂端墻等運送到總成車間，進行總裝焊接，總成焊接后進行車體的調修和焊接質量、車體空間的檢測和交驗。高速鋁合金動車組車體，從部件的制作焊接到最后的調試、驗收完成并交付路局，其主要流程為：裝配—焊接—打砂—涂裝—組裝—調試—交付使用。

二、高速動車組車體關鍵制造技術

（一）焊接技術

鋁合金焊接技術是整個高速動車組鋁合金車體制造中，最重要也最常用的關鍵技術，目前鋁合金車體焊接技術有CMT焊接、MIG焊接（專機、手工、機械手焊接）、電阻焊接等。隨著我國焊接技術的飛速發展，在動車組的車體的焊接制造中，較大或較長的焊縫以機器自動焊接完成的，焊接效率高，焊縫均勻，但對一些精度要求較高重要部件和焊縫較短、較小的部件，機械焊接難以達到要求的情況下使用其他人工焊接。

動車組鋁合金車體各個大部件在焊接過程中技術重點各有不同，車頂一般采用雙槍雙絲自動焊接，側墻主要用單絲自動焊接，車體組裝過程主要采用專機焊接和人工焊接相結合。焊接操作現場環境要求溫度高于18℃，濕度小于60%，部分部件進行焊接時要用熔化極惰性氣體和鎢極惰性氣體保護，焊接前要清理工件的焊接區表面、焊絲，焊接速度不能過快，弧長不能太長。

（二）車體加工及內部空間成型測量技術

由于鋁合金的膨脹系數大，鋁合金車體大部件和側車體會整體進行制造、加工，為了達到車體技術要求、保證制造精度，大部件和側車體應采用大型的五軸連動數控機床加工，可大大減小誤差。對動車車體及各部件的尺寸、輪廓可以采用三維空間尺寸測量技術，實時自動精確地測量出車體的質量控制數據；常見的測量類型和工具有：（1）用激光跟蹤技術測量目標的實際尺寸，投影已有理論尺寸的坐標系中，再利用計算機等計算出理論和實際投影的偏差，來反映出實際偏差；（2）用空間測量全站儀對車體的高度、長度、平面度、扭曲度以及部件相對位置進行直接測量，可直接測量出相應偏差數據。

（三）焊縫檢測及變形控制技術

焊接技術動車組車體質量是保證的根本，焊接質量的好壞和后期的變形直接影響各個部件，進而影響整個車體，焊接完成后必須對焊縫的質量進行檢測和焊縫的變形進行控制。焊縫的檢驗主要有破損檢測（力學試驗和金相試驗）和無損檢測（外觀檢測、滲透檢測、射線探傷）。焊接變形是指焊縫的橫向收縮，控制變形的主要方法有正確的焊接順序焊接、剛性固定、熱輸入控制、反變形設置等。

（四）調修技術

動車組鋁合金車體調修技術應嚴格遵循鋁合金車體調修工藝規程，目前調修主要有火焰調修和機械調修兩種。調修技術是車體制造和小問題糾正的關鍵技術，也是車體制造的關鍵技術；機械調修主用于調整端側門口不平度、小而積局部凹凸等部位，它以傳統的機械鏈鎬、尼龍大錘作為調修工具，對形狀不達標或變形部位依靠工具施加合適的外力，使工件達到所需要的技術標準。火焰調修主要用于調整車體側墻處外輪廓、長度和寬度尺寸、大部件輪廓、車體撓度等，采以火焰加熱，使調修部位產生200℃以內高溫形變、自然冷卻的方式消除焊縫內應力，從而達到調整工件輪廓和弧度的目的。

（五）車體四角稱重技術

車體重心位置偏移對高速動車組的高速運行影響大，同樣的偏移量，速度越高影響越大，特別是對隧道和彎道稍多的高速鐵路而言，重心偏移、高速運行危險性很大。利用車體稱重設備分別對車體前、后端進行稱重，然后通過數據計算得出車體的整體質量是傳統的車體稱重方法，該方法僅僅只能稱量車體的前后軸重，不能確定重心是否偏移。我國高速動車組采用了四角稱重技術，具體方法為利用4個車體稱重設備同時對所需重心測量的車體四角進行稱重，稱重設備自動將質量轉換成電信號并傳遞給接入的計算機，由編制好相關計算規則的計算機計算出體車體的實際重心位置、總質量及車體各軸質量，此技術能夠精確地計算出車體重心的位置，稱重質量也更為準確，符合了高速動車組車體的稱重需要。

總的來說，高速動車組的鋁合金車體在制造技術要求上較高，各個工藝環境復雜，本文對高速動車組車體制造關鍵技術：鋁合金車體焊接技術、車體加工及車體空間尺寸測量技術、焊縫檢測及變形控制技術和調修技術進行了簡要分析和總結，希望可以幫助大家了解高速動車組的車體制造的關鍵技術，同時對高速動車組關鍵制造技術的發展起到一定的推動作用。

參考文獻：

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