轨道车辆焊接制造工艺现状及趋势浅析

来源: 发布时间:2019-08-19 09:23:58

  摘要:焊接制造的工艺水平的提高,对我国轨道车辆生产加工行业的进一步发展具有重要意义。本文通过分析轨道车辆铝合金车体、不锈钢车体和转向架结构焊接制造工艺现状,探讨了各类轨道车辆焊接制造工艺未来的发展趋势,希望能为我国轨道车辆行业的相关人员提供一定的参考。

  关键词:轨道车辆;焊接制造工艺;现状及趋势

  一、 引言

  科学技术的快速发展推动着我国交通行业的不断进步,同时也促进了车辆制造行业的发展。在轨道车辆的生产制造过程中需要涉及到多项工艺技术。焊接制造工艺是轨道车辆生产加工质量的重要保障,焊接技术的高低直接影响到轨道车辆生产制造的效率及成本。近年来,随着我国高速铁路和城市轨道交通的迅速发展,原有的焊接制造工艺早已不能满足当前轨道车辆生产制造的需求,轨道车辆的焊接制造正面临着新的挑战。

  二、 铝合金轨道车辆焊接制造工艺

  (一) 工艺现状

  利用铝合金材料制造的轨道车辆通常具有质量轻、耐腐蚀、外观平整、可再生再利用等诸多优点。目前,铝合金车体主要采用机械手自动焊接、手工半自动MIG焊接和TIG焊接等焊接工艺,主要面临以下两方面的问题。第一,铝合金焊接容易受到环境温度和空气相对湿度的影响,这是因为铝合金材料的热导率较高,温度过低时焊接的熔透性会降低,温度过高又会导致车体强度大幅度下降,此外,铝合金表面的氧化膜还具有较强的吸水性,在焊接过程中分解的水分会使焊接部位产生氢气孔。因此,在焊接过程中,必须保证外部条件达到焊接制造的需求。第二,铝合金焊接会产生大量危害操作者身体健康的粉尘及有害气体,这就需要相关单位安装诸如单体式除尘装置或厂房集中除尘系统等有效的粉尘排除装置,为焊接人员的健康提供保障。

  (二) 发展趋势

  提高铝合金车体焊接制造的工艺对促进我国轨道车辆行业的发展具有重要意义。在进行铝合金轨道车辆的焊接时,人为因素对焊接质量产生了很大的影响,为促进这种工艺的更好发展,相关人员在进行操作时一定要严格遵循安全生产标准。在轨道车辆企业提质提能的生产大背景下,搅拌摩擦焊技术凭借其焊接速度快、焊接质量稳定的优势,已经成为了铝合金车体焊接制造工艺的研究热点。搅拌摩擦焊技术主要是利用轴肩与搅拌针之间的摩擦产生的大量热力来软化二者之间连接的金属,通过这二者共同的牵引和搅拌作用达到填充缝隙的焊接效果。为促进这一技术进一步的应用和发展,一方面要提高铝合金型材、焊接设备和搅拌工具的资金投入,进一步优化焊接结构,逐步实现整车采用搅拌摩擦焊技术的目标。另一方面还需要专业团队展开深入的研究,建立起成熟的行业规范和标准。

  三、 不锈钢轨道车辆焊接制造工艺

  (一) 工艺现状

  目前,奥氏体不锈钢材料已成为不锈钢轨道车辆制造的首选,采用这种材料制成的不锈钢车体,通常具有自身重量轻,强度高,耐腐蚀,耐冲击和材料可再回收的优点。同时由于不锈钢材料高电阻率,低导热性和高热敏性的特点,通常需要采用电阻焊接,这一工艺目前存在着诸多缺陷。第一,不锈钢车体一节的焊点高达七千多个,由于目前大部分焊点只能采用手工校点焊的方式,因此生产效率低,工艺通用性差,并且难以检测所有接头的质量和强度。其次,采用电阻点焊必须在生产前进行大量的接头工艺试验,以确定更合理的点焊工艺参数。第三,电阻点焊的使用经常会在车身表面的焊点上留下明显的压痕,严重影响车辆的整体外观。第四,采用点焊工艺的车辆密封性能差,不适合高速运行的工作环境,因此严重限制了其应用范围。

  (二) 发展趋势

  如何解决不锈钢轨道车辆点焊结构密封性差、焊接效率低等问题,是不锈钢轨道车辆焊接制造工艺未来主要的发展方向。目前,已有部分国家率先将激光焊技术应用于不锈钢轨道车辆的焊接制造过程中。激光焊就是以高功率聚焦的激光束作为热源,使偏光镜反射的激光束集中在聚焦装置中,产生高能量的光束使工件熔化结合,利用这一物理变化形成焊缝。激光焊作为一种非接触焊接工艺,与电阻点焊相比,不仅热变形区域较窄,而且可以极大地减少预留焊接的边缘,从而减轻车身自重。现阶段,由于激光焊设备成本高,使用要求严格,我国还没有开始大规模的应用这种技术。为加快这一技术在我国轨道车辆焊接制造过程中的应用进程,相关人员必须建立起激光焊的焊接制造工艺规范,同时对相关关键技术进行更深入的研究,如焊接质量检测,焊接缺陷检查和修复焊接等。

  四、 转向架焊接制造工艺

  (一) 工艺现状

  轨道车辆上的转向架板材较厚,焊缝较多。由于其结构的复杂性和材料的特性决定了转向架一般要采用机械手进行自动和半自动MAG焊,对于机械手难以完成的部分则采用手工焊,部分重要的焊缝和补焊要采用TIG焊。目前转向架的焊接制造需要解决的就是焊接和打磨过程中产生的烟尘、电弧产生的热量和辐射严重危害操作者身心健康的问题。

  (二)发展趋势

  焊接热源和焊接热输入方式的改变可以有效地降低转向架焊接制造的劳动强度,对转向架焊接制造工艺的发展具有重要意义。而激光-电弧焊通过将激光和电弧同时作用于被焊区输入热量,形成了一种新的高效焊接热源,在稳定焊接质量、提高焊接效率、降低技术难度等方面都具有明显的优势,因此具有广泛的应用空间和良好的发展前景。

  参考文献

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  [2]邓钢,刘杰.轨道车辆铝合金车体焊接现状及搅拌摩擦焊新技术应用[J].电焊机,2015,45(06):137-140.

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