轨道客车不锈钢车体焊接工艺分析

吴稚鑫

摘要：对于轨道客车来说，由于车体材质存在一定差异，可将轨道客车分为碳钢车、铝合金车和不锈钢车。北京城轨轻量化不锈钢样车与天津滨海线轻轨快速不锈钢客车的制造完成，标志着真正意义上的轻量化不锈钢车体制造得以实现。轨道客车制造以不锈钢车体焊接工艺为基础，不锈钢客车拥有广阔的发展前景，因而探讨轨道客车不锈钢车体焊接工艺是非常必要的。鉴于此，本文主要分析探讨了轨道客车不锈钢车体焊接工艺，以供参阅。

关键词：轨道客车;不锈钢;车体;焊接工艺

引言

在制造组装工艺上更为简单，并具有更长的使用寿命，在使用过程中不需要进行涂漆。而且相比于铝合金来说，其抗疲劳性能更强，且耐磨性更高，成本也更为低廉，在车体损伤后较易修复，这使得不锈钢成为轨道客车中极具发展潜力的车体材质，具有广阔的发展前景。而对于轨道客车而言，其不锈钢车体焊接工艺已经成为轨道客车制造中的关键基础工艺，通过对轨道客车制造中的不锈钢车体焊接工艺进行深入的研究，能够进一步推动轨道客车制造工艺的发展与革新。为此，对轨道客车不锈钢车体焊接工艺进行深入的研究是具有重要意义的。

1不锈钢车体的特点和分类

轨道客车不锈钢车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙和裙板等部分组成，车体钢结构采用全焊接型钢和板梁结构。不锈钢车体中车顶板和地板等采用不锈钢薄板，一般厚度为1.0～1.8mm，为增加刚度，这些薄板一般被滚轧成波纹板。此外，车体中的梁柱普遍为冷压或冷弯型材，为增加刚度，这些型材断面进行了专门设计。不锈钢材料线膨胀系数较大，焊接过程产生的变形大，焊接过程易造成品间腐蚀及热裂纹，导致机械性能的降低，因此对焊接工艺的要求高。不锈钢车体骨架与骨架、骨架与墙板之间的连接方式多为搭接结构，为减小焊接变形和防止高温下不锈钢材料机械性能下降，车体制造中大量采用点焊技术。不锈钢点焊时由于电阻率较高、导热性较差，与低碳钢相比可采用较小的焊接电流和较短的焊接时间，由于不锈钢有较高的高温强度，因此焊接时的电极压力较大。轨道客车不锈钢车体主要采用301L和304冷轧板（其中301L用量占70%），材料和等级分别是301L—LT、301L—DLT、301L～ST、301L—MT、301L—HT和304，要求301L的含碳量<0.03%。轨道客车不锈钢车体分成铁路客车车体和城轨地铁车体两类。

2轨道客车不锈钢车体焊接工艺

2.1铁路客车不锈钢车体制造工艺

当前，我国大批量生产的铁路客车不锈钢车体主要采用在骨架的外面覆上不锈钢薄板的板梁结构型式，耐腐蚀性能好，结构形式简单。车体由底架、侧墙、车顶、端墙组成，焊接工艺以点焊为主。除摇枕、前端构造和缓冲梁采用碳钢制造外，其余为不锈钢制造。车体无气密性要求。铁路客车不锈钢车体的侧墙、车顶、底架、端墙主要采用点焊机器人蒙皮焊接的工艺，在蒙皮之前采用手动点焊机完成部件骨架的组对工作。点焊机器人平均完成一点的焊接，设备采用龙门移动式，可根据产能选择轨道长度。侧墙在点焊机器人工位完成作业后需继续安装小件和补焊未焊到的焊点，需单独的工作台位和设备。车体总组成焊接时采用成套的总组成焊机完成。大部件和车体采用火焰矫正技术进行调修。车体或车顶根据设计要求进行淋雨试验。

2.2城轨客车不锈钢车体制造工艺

相比较而言，城轨客车不锈钢车体制造工艺与铁路客车不锈钢车体制造工艺存在一定差异，这种差异主要表现在侧墙制造与端墙制造方面。就城轨客车不锈钢车体制造来看，其侧墙制造主要采取分段作业的形式，待各段制造完成后对其进行组合，而铁路客车不锈钢车体的侧墙制造是通过一次性制造组对完成的，这是二者的显著差异。不仅如此，二者在焊接工艺上也有所不同。城轨客车不锈钢车体制造过程中，就蒙皮情况来看，无论是侧墙还是端墙，其主要依靠侧墙单元蒙皮自动点焊机来进行操作，以确保不锈钢车体制造的规范性和可靠性。就城軌客车不锈钢车体制造的结构形式来看，其不锈钢车体组成与铁路客车不锈钢车体组成存在一致性，但其底架部分结构采取碳钢制造，比如牵引梁、缓冲梁等，城轨客车不锈钢车体的结构形式简单，制造工艺优良，能够令不锈钢车体达到理想的强度与刚度，因而城轨客车不锈钢车体制造具有优良的轻量化水平。在城轨客车不锈钢车体制造过程中，车体底架组成部件较多，其中以底架边梁为主要组成部件，底架边梁焊接工序的完成主要依靠点焊机来实现，底架边梁点焊机的应用，能够满足连接件的点焊需求，便于加强城轨客车不锈钢车体焊接质量控制。城轨客车底架一般为不锈钢结构，在焊接作业过程中应用自动点焊机对底架骨架进行规范焊接。就城轨客车不锈钢车体制造情况来看，不锈钢车顶结构形式特殊，主要为骨架铺顶板的方式，车顶骨架焊接主要通过车顶骨架自动点焊的方式来完成该工序，确保城轨客车不锈钢车体焊接质量可靠。城轨客车不锈钢车体制造过程中，其侧墙制造主要采取单元结构形式，应用自动点焊机对侧墙骨架龙门进行点焊操作，确保单元侧墙骨架得以规范焊接质量，便于加强城轨客车不锈钢车体焊接质量控制。城轨客车不锈钢车体的大部件制造主要采取蒙皮点焊的方式，由点焊机器人操作完成，常见于侧墙、车顶、底架等焊接作业中。应当注意的是，在城轨客车不锈钢车体焊接过程中，要结合实际焊接需求科学选择点焊机器人规格，切不可随意选用或与铁路客车不锈钢车体焊接所选点焊机器人相同，否则会影响城轨客车不锈钢车体焊接质量。

3工艺流程优化改进建议

（1）严格控制点焊组对间隙。对于电阻点焊来说，组对应平整，不能留有间隙，间隙会导致产生较深的压痕或产生焊接飞溅等缺陷。要控制组对间隙，除尺寸公差外，还要严格控制零件下料质量，对于剪板的切边，激光下料的切口这类在下料过程中残留的缺陷，应打磨去除。压型、加工工序，应严格检验零件尺寸，以保证组对间隙。（2）严格控制点焊零件表面状态。对于点焊来说，如果零件表面存在大量油污、灰尘等不易导电的物质时，会造成飞溅等情况，严重影响点焊的质量，所以在点焊开始前应对工件表面油污、灰尘等予以清除，可采用机械或化学方法完成。尤其是机加工的零件，务必要做好表面油污的处理，否则都会对点焊造成影响。（3）优化焊接工艺参数。尤其对于多层板点焊，要注意焊接压力与焊接电流、时间的匹配关系，选择焊接参数也要考虑其对焊接稳定性的影响。此外，电极帽的选择对于电阻点焊过程的影响也十分明显。（4）严格执行开工前试验要求。对设备状态的变化要予以关注，避免设备或外界其他因素影响点焊质量。

结束语

总而言之，不锈钢车体通常采用无涂装设计，对外观质量要求较高，传统电弧焊不能满足外观要求，故而大量应用电阻点焊焊接。本文简要对城轨不锈钢车体组装工艺进行了介绍，并对生产优化项点进行了阐述，对城轨车辆的制造组装有一定的参考意义。随着焊接技术的不断进步，会不断有更适合不锈钢车体生产的技术应用到车体制造中去，所以要紧跟时代步伐，引领轨道交通装备制造技术发展，为我国轨道交通走向全球增光添彩。

参考文献：

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