軌道客車不銹鋼車體焊接工藝分析

吳稚鑫

摘要：對于軌道客車來說，由于車體材質存在一定差異，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濱海線輕軌快速不銹鋼客車的制造完成，標志著真正意義上的輕量化不銹鋼車體制造得以實現。軌道客車制造以不銹鋼車體焊接工藝為基礎，不銹鋼客車擁有廣闊的發展前景，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單，并具有更長的使用壽命，在使用過程中不需要進行涂漆。而且相比于鋁合金來說，其抗疲勞性能更強，且耐磨性更高，成本也更為低廉，在車體損傷后較易修復，這使得不銹鋼成為軌道客車中極具發展潛力的車體材質，具有廣闊的發展前景。而對于軌道客車而言，其不銹鋼車體焊接工藝已經成為軌道客車制造中的關鍵基礎工藝，通過對軌道客車制造中的不銹鋼車體焊接工藝進行深入的研究，能夠進一步推動軌道客車制造工藝的發展與革新。為此，對軌道客車不銹鋼車體焊接工藝進行深入的研究是具有重要意義的。

1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，焊接過程易造成品間腐蝕及熱裂紋，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。

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。

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，這種差異主要表現在側墻制造與端墻制造方面。就城軌客車不銹鋼車體制造來看，其側墻制造主要采取分段作業的形式，待各段制造完成后對其進行組合，而鐵路客車不銹鋼車體的側墻制造是通過一次性制造組對完成的，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程中，就蒙皮情況來看，無論是側墻還是端墻，其主要依靠側墻單元蒙皮自動點焊機來進行操作，以確保不銹鋼車體制造的規范性和可靠性。就城軌客車不銹鋼車體制造的結構形式來看，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，但其底架部分結構采取碳鋼制造，比如牽引梁、緩沖梁等，城軌客車不銹鋼車體的結構形式簡單，制造工藝優良，能夠令不銹鋼車體達到理想的強度與剛度，因而城軌客車不銹鋼車體制造具有優良的輕量化水平。在城軌客車不銹鋼車體制造過程中，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焊機來實現，底架邊梁點焊機的應用，能夠滿足連接件的點焊需求，便于加強城軌客車不銹鋼車體焊接質量控制。城軌客車底架一般為不銹鋼結構，在焊接作業過程中應用自動點焊機對底架骨架進行規范焊接。就城軌客車不銹鋼車體制造情況來看，不銹鋼車頂結構形式特殊，主要為骨架鋪頂板的方式，車頂骨架焊接主要通過車頂骨架自動點焊的方式來完成該工序，確保城軌客車不銹鋼車體焊接質量可靠。城軌客車不銹鋼車體制造過程中，其側墻制造主要采取單元結構形式，應用自動點焊機對側墻骨架龍門進行點焊操作，確保單元側墻骨架得以規范焊接質量，便于加強城軌客車不銹鋼車體焊接質量控制。城軌客車不銹鋼車體的大部件制造主要采取蒙皮點焊的方式，由點焊機器人操作完成，常見于側墻、車頂、底架等焊接作業中。應當注意的是，在城軌客車不銹鋼車體焊接過程中，要結合實際焊接需求科學選擇點焊機器人規格，切不可隨意選用或與鐵路客車不銹鋼車體焊接所選點焊機器人相同，否則會影響城軌客車不銹鋼車體焊接質量。

3工藝流程優化改進建議

（1）嚴格控制點焊組對間隙。對于電阻點焊來說，組對應平整，不能留有間隙，間隙會導致產生較深的壓痕或產生焊接飛濺等缺陷。要控制組對間隙，除尺寸公差外，還要嚴格控制零件下料質量，對于剪板的切邊，激光下料的切口這類在下料過程中殘留的缺陷，應打磨去除。壓型、加工工序，應嚴格檢驗零件尺寸，以保證組對間隙。（2）嚴格控制點焊零件表面狀態。對于點焊來說，如果零件表面存在大量油污、灰塵等不易導電的物質時，會造成飛濺等情況，嚴重影響點焊的質量，所以在點焊開始前應對工件表面油污、灰塵等予以清除，可采用機械或化學方法完成。尤其是機加工的零件，務必要做好表面油污的處理，否則都會對點焊造成影響。（3）優化焊接工藝參數。尤其對于多層板點焊，要注意焊接壓力與焊接電流、時間的匹配關系，選擇焊接參數也要考慮其對焊接穩定性的影響。此外，電極帽的選擇對于電阻點焊過程的影響也十分明顯。（4）嚴格執行開工前試驗要求。對設備狀態的變化要予以關注，避免設備或外界其他因素影響點焊質量。

結束語

總而言之，不銹鋼車體通常采用無涂裝設計，對外觀質量要求較高，傳統電弧焊不能滿足外觀要求，故而大量應用電阻點焊焊接。本文簡要對城軌不銹鋼車體組裝工藝進行了介紹，并對生產優化項點進行了闡述，對城軌車輛的制造組裝有一定的參考意義。隨著焊接技術的不斷進步，會不斷有更適合不銹鋼車體生產的技術應用到車體制造中去，所以要緊跟時代步伐，引領軌道交通裝備制造技術發展，為我國軌道交通走向全球增光添彩。

參考文獻：

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