城轨不锈钢车体制造焊接工艺研究

城轨不锈钢车体制造焊接工艺研究

赵鹤林兴君于超郭兆斌

中车大连机车车辆有限公司城铁分公司辽宁大连116401

摘要：不锈钢车体结构是实现轨道车辆轻量化的主要途径，，特别是在城轨交通方面的优势特别明显。与其一样类型的的普低钢车体相比较，不锈钢车体重量可减轻10%~20%以上。对于城轨不锈钢车体制造焊接工艺的研究具有非常重要的意义，因为不锈钢车体具有非常多的优点，它不仅耐腐蚀，具有外界环境对他的影响较小的特点，而且具有外观优美的特点，给人以一种视觉上的美感。最重要的是它的寿命长，能够连续使用30年以上。这么多的优点决定了它的发展前景，所以它的的市场是相当强大的。

关键词：城市轨道车辆；不锈钢薄板；焊接工艺

【正文】随着经济的发展，我国在城轨不锈钢车体制造方面不断的研究和改进，创造了新的不锈钢车体结构，形成了新的工艺特点，在交通方面取得了巨大的成功，带动了我国经济的全方面发展。

一、不锈钢车辆的发展过程

世界上最早生产不锈钢车辆的是美国的巴德公司。20世纪60年代初，日本从美国引进不锈钢车体技术，于1962年11月制造了日本最早的南海电铁6000系全不锈的钢车。发展到今天，当初的日H本的不锈钢车技术已经居世界领先的地位2。各国开发不锈钢车的最终目标是解决平常的钢车所存在的无法克服的腐蚀问题，所以早期不锈钢车体的质量与平常的钢车体差别不多。车辆的轻量化的问题是在石油危机发生后提出的，至此以后轻量化便成为不锈钢车体的发展目标。不锈钢车体的发展经历了4个阶段：不锈钢外墙板的外侧板不锈钢车：普通钢底架的半不锈钢车；轻量化不锈钢车。不锈钢车体并不是全都抛弃原先所采用的材料，强度要求高的枕梁仍采用耐候钢，不易生锈的次要结构也使用普通钢材。按墙板的形状，不锈钢车的发展经历了压筋车与平板车两个阶段。平板车制造工艺复杂，但它因为便于清扫而得到用户的喜爱。这些年来，伴随着技术的进步，不锈钢车体的轻量化水平实现了一个新的高度。我国大连的轨道有限责任公司为河北地铁线生产的钢材地铁车（车体长18m，宽2m，单个的有四个侧门）自重约为8t。与此同时，日本东急生产的东急电铁不锈钢车体的外形尺寸与北京地铁车相当，车体质量达到4.6t。可见，最先进的不锈钢车体的减重效果与铝合金车体相比已毫不逊色"。

二、不锈钢车体结构及工艺特点

不锈钢车体决不是简单的材料替换，而是-种全新的车体。它比平常的钢车结构更为庞杂，多采用拼接的方式，并运用连接件；板的厚度减少，仅实现强度的要求即可，不需要再保留腐蚀余量，但这都有可能带来车体刚度下降的问题。不锈钢车体在制造过程中免于钢板防腐处理，车体外表面一般不需打平，即便打平也不能用火调平，这对冷弯件、冷压件的制造精度要求很高。不锈钢车体的表面焊接原则以使用在两电极间通有大电流、高压力、热影响区小的点焊为主，这需要专用的车辆点焊设备。对于在结构上难于点焊，不得以用电弧焊时，应减少热量的输入，避免晶间腐蚀及热变形。国外生产不锈钢车大部分采用SUS301L不锈钢板，而且由于此种材料的热能，导致了不锈钢车的制造方法主要采用电焊方法!），所以车外形的密度性不好，这导致它在气密性需求高的高速列车上的运用受到阻碍，因此，不锈钢车体最适于地铁、轻轨等城市轨道交通及低速铁路客运车辆上。在此总背景下，天津的一个高校，它的材料科学与工程学院与天津机车车辆有限公司工艺部门合作，运用技术上的对接，对制造城市轨道车辆拟用的SUS304不锈钢薄板进行了MAG焊接工艺试验、对SUS310L不锈钢薄板进行了电阻点焊工艺试验研究。经过这种焊接方法的研究与试验，在焊接工艺的数字方面进行了优化调整，确保了接头的质量和它的性价比，实现了不锈钢城轨车体制造在技术上的要求。本文全面透彻的分析了不锈钢车体工艺的研究，回想和概括了不锈钢车体结构几不锈钢焊接技术的发展进程与现在的状况。在物理学的方面解释了不锈钢的焊接的独特工艺。实现了不锈钢薄板焊接的试验，并按照该方法对试验用板材进行了工艺的试验，正确的选择了SUS304+SUS304一种类型的钢板和Q335+SUS304不一样类型的钢板MAG熔焊的焊接的材料，选择了合适的SUS304板材连接的MAG熔焊工艺的系数，实施了SUS301L不锈钢薄板电阻点焊试验方法，并按照该方法对试验用板材进行点焊工艺试验，对焊接试验用的SUS200L板材肯定了合适的电阻点焊工艺技术，表示了不透气的胶不会对焊接工艺技术行成不好的影响，SUS301L不锈钢点焊宜选用上乘偏硬的点焊参数。

三、不锈钢车体的分类

轨道载客不锈钢车，车体钢结构采用焊接型钢和侧板结构。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，为增加硬度，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，这些材料的断面进行了针对性的设计。不锈钢焊接过程产生的变形大，进行电焊交接的程序中易造成晶间腐蚀及热裂纹，导致机械性能的降低，所以对焊接工艺的需求方面很高，一般都很难能够做到。不锈钢车体骨架间的连接方式多为相互连接的结构，为减小电焊连接时候导致的变形和超温下不锈钢材料性能下降，车体建造中大部分采用电焊技术。不锈钢焊接时由于电流的阻力较高、导热性不好，与其它钢材相比可采用较小的焊接电流和较短的焊接用时。

四、不锈钢车体制造工艺和设备

4.1铁路客车不锈钢车体制造工艺

随着我国经济的发展，道路交通网变得四通八达，迄今为止，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。车体由构架、侧墙、车顶、端墙构成，焊接工艺最重要的是采用焊接的方式，车体没有对气体密度性要求。铁路载客不锈钢车体的外墙、车顶、底架、端墙主要采用点焊机器人覆盖车皮焊接的工艺，在覆盖车皮之前采用人工点焊机实现部件骨架的组对工作。点焊机器人平均8s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。外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实现。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。

4.2城轨客车不锈钢车体制造工艺

城轨不锈钢车体的制造工艺与铁路客车不锈钢车体的制造工艺主要不同点在于外墙和端墙，城轨客车的外墙采用分段制造，然后再组合成完整的外墙，而铁路载客的外墙则一次组对完成，而且焊接工艺有所不同。城轨不锈钢车体的外墙采用侧墙单元焊接实现。城轨客车不锈钢车体也主要由外墙部分组成。其中，最低构造中的牵引梁、缓冲梁采用碳钢制造。这种类型的车的强度和刚度好、轻量化水平高、制造工艺简单等优点。底架边梁是车体底架组成部件，主要采用底架边梁点焊机完成该工序，该设备同时可用于横梁等连接件的点焊。城轨客车不锈钢底架采用骨架铺地板的结构形式，采用底架骨架自动点焊机完成底架骨架的焊接工序。城轨客车不锈钢车顶采用骨架铺顶板的结构形式，采用车最上面用构架自动点焊机完成车顶骨架的焊接程序。

【结束语】伴随着高科技的发展与升级，焊接公益也朝着高效、优质的方向发展；焊接工装也发展的越来越成熟，在技术化、柔性化、人性化等都在快速发展；工艺技术方法也在变得自技术化，随着新的制造材料和构造的不断更新，更新改进现有的工艺焊接的程序，提高焊接过程的自动化水平。而采用最前沿的技术，进一步提高焊接的质量，保证城轨焊接的质量，节能降耗，降低员工劳动强度、保证员工身心健康等方面都有着显著提升。

参考文献：

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[2]彭章祝，吴志明.城轨不锈钢车体制造焊接工艺研究[J].现代机械，2012（03）：1-3+11.