軌道客車不銹鋼車體焊接工藝分析

吳稚鑫

摘要：對(duì)于軌道客車來(lái)說(shuō)，由于車體材質(zhì)存在一定差異，可將軌道客車分為碳鋼車、鋁合金車和不銹鋼車。北京城軌輕量化不銹鋼樣車與天津?yàn)I海線輕軌快速不銹鋼客車的制造完成，標(biāo)志著真正意義上的輕量化不銹鋼車體制造得以實(shí)現(xiàn)。軌道客車制造以不銹鋼車體焊接工藝為基礎(chǔ)，不銹鋼客車擁有廣闊的發(fā)展前景，因而探討軌道客車不銹鋼車體焊接工藝是非常必要的。鑒于此，本文主要分析探討了軌道客車不銹鋼車體焊接工藝，以供參閱。

關(guān)鍵詞：軌道客車;不銹鋼;車體;焊接工藝

引言

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，在車體損傷后較易修復(fù)，這使得不銹鋼成為軌道客車中極具發(fā)展?jié)摿Φ能圀w材質(zhì)，具有廣闊的發(fā)展前景。而對(duì)于軌道客車而言，其不銹鋼車體焊接工藝已經(jīng)成為軌道客車制造中的關(guān)鍵基礎(chǔ)工藝，通過(guò)對(duì)軌道客車制造中的不銹鋼車體焊接工藝進(jìn)行深入的研究，能夠進(jìn)一步推動(dòng)軌道客車制造工藝的發(fā)展與革新。為此，對(duì)軌道客車不銹鋼車體焊接工藝進(jìn)行深入的研究是具有重要意義的。

1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(guò)程產(chǎn)生的變形大，焊接過(guò)程易造成品間腐蝕及熱裂紋，導(dǎo)致機(jī)械性能的降低，因此對(duì)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(jí)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。

2軌道客車不銹鋼車體焊接工藝

2.1鐵路客車不銹鋼車體制造工藝

當(dāng)前，我國(guó)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(jiǎn)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(wú)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(duì)工作。點(diǎn)焊機(jī)器人平均完成一點(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(zhǎng)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)。

2.2城軌客車不銹鋼車體制造工藝

相比較而言，城軌客車不銹鋼車體制造工藝與鐵路客車不銹鋼車體制造工藝存在一定差異，這種差異主要表現(xiàn)在側(cè)墻制造與端墻制造方面。就城軌客車不銹鋼車體制造來(lái)看，其側(cè)墻制造主要采取分段作業(yè)的形式，待各段制造完成后對(duì)其進(jìn)行組合，而鐵路客車不銹鋼車體的側(cè)墻制造是通過(guò)一次性制造組對(duì)完成的，這是二者的顯著差異。不僅如此，二者在焊接工藝上也有所不同。城軌客車不銹鋼車體制造過(guò)程中，就蒙皮情況來(lái)看，無(wú)論是側(cè)墻還是端墻，其主要依靠側(cè)墻單元蒙皮自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)來(lái)進(jìn)行操作，以確保不銹鋼車體制造的規(guī)范性和可靠性。就城軌客車不銹鋼車體制造的結(jié)構(gòu)形式來(lái)看，其不銹鋼車體組成與鐵路客車不銹鋼車體組成存在一致性，但其底架部分結(jié)構(gòu)采取碳鋼制造，比如牽引梁、緩沖梁等，城軌客車不銹鋼車體的結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，制造工藝優(yōu)良，能夠令不銹鋼車體達(dá)到理想的強(qiáng)度與剛度，因而城軌客車不銹鋼車體制造具有優(yōu)良的輕量化水平。在城軌客車不銹鋼車體制造過(guò)程中，車體底架組成部件較多，其中以底架邊梁為主要組成部件，底架邊梁焊接工序的完成主要依靠點(diǎn)焊機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，底架邊梁點(diǎn)焊機(jī)的應(yīng)用，能夠滿足連接件的點(diǎn)焊需求，便于加強(qiáng)城軌客車不銹鋼車體焊接質(zhì)量控制。城軌客車底架一般為不銹鋼結(jié)構(gòu)，在焊接作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)對(duì)底架骨架進(jìn)行規(guī)范焊接。就城軌客車不銹鋼車體制造情況來(lái)看，不銹鋼車頂結(jié)構(gòu)形式特殊，主要為骨架鋪?lái)敯宓姆绞剑図敼羌芎附又饕ㄟ^(guò)車頂骨架自動(dòng)點(diǎn)焊的方式來(lái)完成該工序，確保城軌客車不銹鋼車體焊接質(zhì)量可靠。城軌客車不銹鋼車體制造過(guò)程中，其側(cè)墻制造主要采取單元結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用自動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)對(duì)側(cè)墻骨架龍門進(jìn)行點(diǎn)焊操作，確保單元側(cè)墻骨架得以規(guī)范焊接質(zhì)量，便于加強(qiáng)城軌客車不銹鋼車體焊接質(zhì)量控制。城軌客車不銹鋼車體的大部件制造主要采取蒙皮點(diǎn)焊的方式，由點(diǎn)焊機(jī)器人操作完成，常見(jiàn)于側(cè)墻、車頂、底架等焊接作業(yè)中。應(yīng)當(dāng)注意的是，在城軌客車不銹鋼車體焊接過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際焊接需求科學(xué)選擇點(diǎn)焊機(jī)器人規(guī)格，切不可隨意選用或與鐵路客車不銹鋼車體焊接所選點(diǎn)焊機(jī)器人相同，否則會(huì)影響城軌客車不銹鋼車體焊接質(zhì)量。

3工藝流程優(yōu)化改進(jìn)建議

（1）嚴(yán)格控制點(diǎn)焊組對(duì)間隙。對(duì)于電阻點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)，組對(duì)應(yīng)平整，不能留有間隙，間隙會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生較深的壓痕或產(chǎn)生焊接飛濺等缺陷。要控制組對(duì)間隙，除尺寸公差外，還要嚴(yán)格控制零件下料質(zhì)量，對(duì)于剪板的切邊，激光下料的切口這類在下料過(guò)程中殘留的缺陷，應(yīng)打磨去除。壓型、加工工序，應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)零件尺寸，以保證組對(duì)間隙。（2）嚴(yán)格控制點(diǎn)焊零件表面狀態(tài)。對(duì)于點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)，如果零件表面存在大量油污、灰塵等不易導(dǎo)電的物質(zhì)時(shí)，會(huì)造成飛濺等情況，嚴(yán)重影響點(diǎn)焊的質(zhì)量，所以在點(diǎn)焊開(kāi)始前應(yīng)對(duì)工件表面油污、灰塵等予以清除，可采用機(jī)械或化學(xué)方法完成。尤其是機(jī)加工的零件，務(wù)必要做好表面油污的處理，否則都會(huì)對(duì)點(diǎn)焊造成影響。（3）優(yōu)化焊接工藝參數(shù)。尤其對(duì)于多層板點(diǎn)焊，要注意焊接壓力與焊接電流、時(shí)間的匹配關(guān)系，選擇焊接參數(shù)也要考慮其對(duì)焊接穩(wěn)定性的影響。此外，電極帽的選擇對(duì)于電阻點(diǎn)焊過(guò)程的影響也十分明顯。（4）嚴(yán)格執(zhí)行開(kāi)工前試驗(yàn)要求。對(duì)設(shè)備狀態(tài)的變化要予以關(guān)注，避免設(shè)備或外界其他因素影響點(diǎn)焊質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，不銹鋼車體通常采用無(wú)涂裝設(shè)計(jì)，對(duì)外觀質(zhì)量要求較高，傳統(tǒng)電弧焊不能滿足外觀要求，故而大量應(yīng)用電阻點(diǎn)焊焊接。本文簡(jiǎn)要對(duì)城軌不銹鋼車體組裝工藝進(jìn)行了介紹，并對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，對(duì)城軌車輛的制造組裝有一定的參考意義。隨著焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步，會(huì)不斷有更適合不銹鋼車體生產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用到車體制造中去，所以要緊跟時(shí)代步伐，引領(lǐng)軌道交通裝備制造技術(shù)發(fā)展，為我國(guó)軌道交通走向全球增光添彩。

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