浅谈轨道车辆制造中碳钢焊接应用技术

温峰男 张帅

摘要：轨道交通产业的蓬勃发展对国民经济的促进不言而喻。近年来，随着国民生产制造水平的不断提高，轨道交通车辆的制造技术也在不断创新，尤其是碳钢材料。其良好的焊接特性和完美的材料成型性已广泛应用于轨道车辆的生产。 碳钢材料的研究也受到了研究者的广泛关注。本文将结合碳钢材料的特点，分析碳钢焊接在轨道车辆中的应用现状，探讨其未来的发展前景。研究内容对提高碳钢焊接在轨道车辆中的应用具有一定的参考意义。

关键词：轨道车辆;碳钢焊接;应用

1.碳钢材料焊接工艺概述

随着社会工业化进程的不断推进，金属材料加工技术也在不断发展。近年来，碳钢金属材料因其可制造性强、价格低廉而得到广泛应用。所谓碳钢材料，通常是指含碳量较低的铁和碳的复合材料。在碳钢金属材料中，含碳量一般在0.0218%～2.11%之间。对于碳钢合金，一般来说，碳含量越高，碳钢材料的硬度和强度就越高，材料的塑性越低。但对于碳钢焊接工艺来说，如果含碳量较高，含碳量较高的钢在高温焊接环境中会硬化，导致碳钢材料的焊接性变差，甚至会因淬火而变硬。坚硬并引起焊接裂纹。因此，对于不同含碳量的碳钢材料，应根据含碳量的高低采用不同的焊接工艺。

2.轨道车辆碳钢焊接应用现状分析

近年来，随着碳钢材料在轨道车辆制造过程中的广泛使用，碳钢材料的良好性能得到了人们的认可。为适应轨道车辆行业的发展，提高碳钢材料的性能，改善碳钢金属材料的焊接特性已成为碳钢材料的研究重点。

2.1碳钢金属材料的焊接现状

对于碳钢金属材料，一般可分为低碳钢（含碳量小于）、中碳钢和高碳钢（含碳量大于0.6%）。对于低碳钢的焊接，一般采用焊缝金属材料的含碳量低于母材的含碳量，焊條多为Q235。对于中碳钢，由于其含碳量较高，其焊接性能相对于低碳钢较差。在焊接过程中容易产生裂纹。因此，焊接中碳钢时应尽量选用。焊接抗裂性较好的材料，避免焊接过程中产生裂纹。中碳钢一般采用比焊接母材低一级的低氢焊条焊接。对于高碳钢，由于其含碳量较高，焊接时容易产生硬脆的高碳马氏体，大大增加了焊接裂纹的发生概率。焊接高碳钢时，应根据要求选用不同的焊条。当焊接强度要求比较高时，可选择E7015或E6015焊条进行焊接;当焊接强度要求较低时，可选择E309-15或E309-16焊条进行焊接。

2.2轨道车辆碳钢焊接应用现状分析

对于发达国家而言，一般采用高强度的钢用于轨道车辆的生产制造。如美国的轨道车辆通常采用的钢强度一般不低于345MPa，俄罗斯一般采用强度在400MPa～500MPa之间的高强度钢用于轨道车辆的生产制造。对于我国轨道车辆而言，从最开始使用的A3钢，由于碳钢等新型材料的出现，A3钢逐渐被Q235取代。随着加工制造技术水平的进一步发展，在使用过程中发现Q235的抗腐蚀能力相对来说比较差，Q310、Q345逐渐将Q235进行取代。随着轨道交通行业的大力发展，轨道车辆的材料也在不断进行发展，金属材料也在不断更新换代从而满足车辆要求。

近年来，我国在轨道车辆焊接应用研究，尤其是低碳钢和高强度耐候钢方面取得了较大进展，积累了大量经验，具有一定的研究基础。在焊丝的选用方面，发现对于刚性耐候钢，ER50-G、ER55-G、E4303、ER50-6等焊接材料性能良好，在当前轨道车辆的焊接过程中得到广泛应用。.对于焊接性能来说，焊接材料的特性无疑更为重要，焊接工艺也很重要。焊接工艺在一定程度上制约了轨道车辆的制造水平。目前，焊接过程中通常采用GMAW焊接方法，以保证焊接过程中电弧的稳定性，从而保证轨道车辆的焊接性能。随着焊接技术的不断创新和发展，碳钢激光焊接方法是目前世界上最新的焊接方法，但我国在这方面的研究还比较落后，碳钢激光焊接的研究还需进一步深入研究。-深度。

此外，由于轨道车辆等碳钢金属材料长时间的处于外部裸露环境中，会不可避免的出现腐蚀现象，严重情况下可能威胁轨道车辆的正常行驶安全。为了防止碳钢腐蚀，一般需要进行碳钢涂层处理。目前常用的涂层材料有导电聚合物、金属涂镀层、电沉积复合镀层、屏蔽型聚合物及智能涂层等，涂层材料的使用，大大提高了碳钢材料的抗腐蚀性能，从而提高轨道车辆的运行安全性。

3.轨道车辆碳钢焊接技术未来发展趋势分析

轨道交通是社会经济發展的重要基础，随着轨道交通行业大力发展，不断要求轨道车辆的性能得到提高，轨道车辆的焊接技术的要求也越来越高，未来轨道车辆的焊接技术的发展趋势体现在以下几个方面：

（1）碳钢焊接工艺不断提高：为了适应轨道车辆不断发展的技术要求，焊接工艺必须进行技术革新。主要包括两方面，第一首先是对于焊接材料而言，强度高、质量轻、刚性好、工艺性强的碳钢材料是未来的发展趋势。另一方面，焊接技术应进一步革新从而尽可能地减少焊接过程中焊接热量的影响范围，避免焊接裂纹的出现。

（2）碳钢涂层材料的革新：涂层材料的使用对于提高轨道车辆等碳钢材料的使用寿命而言具有重要意义。对于碳钢涂层材料而言，应该大力开发研究成本低、绿色环保、加工工艺简单的涂层材料。

4.总结

本文总结了碳钢材料的焊接工艺，分析了焊接材料、电极材料和碳钢涂层材料在当前轨道车辆碳钢焊接中的应用现状，指出了轨道车辆碳钢焊接技术的持续发展。碳钢焊接技术的改进和碳钢涂层材料的创新是未来的两大发展趋势。

参考文献

[1]汽车用镀锌钢板电阻点焊工艺参数的优化[J].胡心彬，万斌，董仕节. 热加工工艺.2010（23）

[2]汽车用钢板电阻点焊工艺参数优化选择方法[J].蔡洪能，王雅生，张占伟，杨宏伟.材料工程. 2006（S1）

[3]铁路货车高强度耐候钢药芯焊丝性能研究[J].张东晖，江锐锋，武永亮.机车车辆工艺.2014（02）