分析地铁焊接技术的应用创新情况

分析地铁焊接技术的应用创新情况

张绍辉 王彬

中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 064000

摘要:本文主要探讨了铁焊接技术应用创新的相关问题。文章首先对于地铁车辆制造进行了简单的阐述，明确了焊接技术在其中的重要作用。然后从地铁车辆转向架、车体两个关键结构出发，探讨了地铁车辆焊接技术应用创新的具体情况。最后以激光焊接技术的应用与发展为例，对于地铁车辆焊接技术的应用创新进行展望。

关键词：地铁；焊接技术；应用创新

前言

地铁是城市公共交通的重要组成部分，其不但速度快，而且运输能力巨大，是解决城市交通出行问题的有效解决方案。当前，发展地铁交通运输成为我国许多城市的首要选择。而在地铁的发展中，地铁车辆是交通运输的主要载体，只有确保地铁车辆的性能，才能维持地铁交通的顺利运转，维护乘客的出行安全。焊接技术的创新发展与合理应用，是推动地铁车辆制造水平提升的关键技术之一，需要引起足够的重视。

一、地铁车辆制造的概述

地铁车辆的制造对于我国轨道交通的发展意义重大，推动地铁车辆制造工艺水平的提升，才能更好地推动我国轨道交通的良性发展。历来，我国对于地铁车辆的制造都极为重视，在车辆的质量上有着极为严格的要求。从制造工艺上看，地铁车辆的制造重点主要是转向架、车体两个方面。在制造的过程中通常都遵循着先下料，然后把原材料加工，将其制作成零件，接着再将零件调修、组装、焊接，最后把分散的部件组桩和总体焊接而成车体。在这整个过程当中，最为重要的两种加工制造技术无疑是焊接和切割。无论是开始的下料，还是最终的组装加工，焊接与切割在其中都是两项不可或缺的关键技术。在传统的地铁车辆制造工艺当中，使用的通常是传统的焊接和切割技术，虽然其也能够达到制造加工的要求，但是在精度上比较差，制造加工的耗时也比较长。在地铁交通现代化发展的过程中，传统的焊接与切割技术已经无法完全满足车辆制造的要求，技术的革新，尤其是焊接技术的革新刻不容缓。

二、地铁车辆焊接技术的应用创新

地铁车辆的构成比较复杂，其主要由车体、车底架、罐车、以及转向架等多个不同的结构组成。在这些结构的制造中都需要运用到焊接技术，焊接的工作量大。而且随着技术的不断进步，地铁车辆的制造材料也有了更多的选择，而面对不同的材料其所需要的制造工艺与焊接技术也存在一定的差别。下面主要针对地铁车辆的转向架与车体两个最为重要的结构的焊接，及不同车体材料的焊接技术进行分析。

2.1地铁车辆转向架的焊接技术创新应用

转向架是地铁车辆当中的一个重要结构，其不但极为复杂，而且对于列车的安全运行影响重大。传统的转向架大多为铸钢结构，而随着技术的不断发展焊接结构逐渐成为了主流。作为一种复杂的动载结构，转向架不但对设计构造细节有很高的要求，而且在焊缝设计也需要进行周全的考虑，通过合理的焊后处理，以及减少应力集中来达到提升转向架抗脆断能力、疲劳强度的目的。在以往，地铁车辆转向架的焊接技术通常为4043焊条手工焊，随着技术应用创新的不断推进，混合气体保护焊成为转向架结构转胎焊接的重要技术，其不但能够更加有效地进行焊接变形的控制，还能大幅提升生产率。在地铁车辆制造现代化程度不断提升的背景下，机器人焊接这类型新的焊接技术被广为使用，使得焊接缺陷出现的可能性降低，应力集中的问题得到有效的解决，且经过创新的焊接技术应用转向架的抗脆断能力与疲劳强度有了进一步的提升，焊接质量大大增强。另外，随着焊接材料、工艺、方法，以及焊后加工处理的不断改进，可以将焊接接头部位性能进一步提升，转向架的性能与质量更有保障。

2.2地铁车辆车体的焊接技术创新应用

车体是地铁车辆的主体部分，底架是其最主要的承载结构。在地铁车辆车体的制造中，有多种不同的材料可供选择，其中09MnCuP 耐候钢是使用较为广泛的材料。随着高速列车的不断发展，不锈钢、铝合金在地铁车辆车体制造中的使用也越来越广泛。在早期，钢制车体的焊接方法采用的主要是埋弧自动焊，以及二氧化碳气体保护焊。埋弧自动焊早在上个世纪五十年代就在我国得到应用，并且推广应用至今。针对车体的组装焊接，二氧化碳气体保护焊对于提升焊缝质量具有不可忽视的作用。车体的地板、墙体，内燃机车的立柱、水套、齿轮罩、锅炉烟管等多用二氧化碳气体保护自动焊；而车体的梁类结构多采用二氧化碳气体保护半自动焊；此外还有部分结构采用双头或四头二氧化碳气体保护自动焊，从而使焊接变形得到控制，生产率得到提升。随着技术的不断发展，焊接过程中的焊机也在不断推陈出新，自动焊机、专机、焊接自动生产线等不断涌现出来，大大提升了焊接的效率与质量。

铝合金是一种强度高、性能好，且轻量化的材料，将其运用于地铁车辆的制造中不但能够满足相关的性能指标，还能推动轨道交通工具的轻量化，促进高速列车的发展。随着铝合金在地铁车辆车体制造中应用的推广，其对于焊接工艺也提出了新的要求，以适应这一新型材料在地铁车辆制造中的需要。在焊接的过程中，气孔、裂纹、塌陷是最为突出的问题，而且由于地铁车辆制造的特殊性，其承载部分通常利用热处理达到强化铝合金的效果。但是，焊后无法进行整体热处理会导致出现软化区，严重影响到焊接接头效率。在国外，为了解决铝合金地铁车辆车体焊接中存在的突出问题，搅拌摩擦焊应运而生。其主要借助于高温硬质合金旋转头，将其与工件连接处相对运动，通过摩擦来产生足够的热量来加热，在软化膨胀后，再通过旋转头平台进行加压，并且沿着待连接处进行移动，从而完成整个焊接的过程。通过该焊接技术，可以使焊接接头在性能上更加接近于母材，提高铝合金材料地铁车辆车体结构的焊接质量。

三、地铁车辆焊接技术的应用创新展望

激光焊接是一种新的焊接技术，其具有更小的焊接变形，具有更为集中的能量密度，能够大大提升地铁车辆的平面度指标，无论是接头质量，还是车辆的刚度、强度、气密性等性能指标的提升都极为明显。激光焊接技术成为地铁车辆焊接的重要发展方向，尤其是在不锈钢客车的制造中，其优点的发挥更加显著。目前，对于激光焊接地铁车辆的采购需求越来越旺盛，具有极为广阔的市场前景。

但是，激光焊接技术在地铁车辆制造中的运用也有一些关键的技术问题需要重点关注。首先，要加强激光焊零件成型工艺的研发，进一步将零件尺寸的精度提升，从而为精密组装与焊接打下良好的基础；其次，要推动自动化组装技术的发展与进步，使得在地铁车辆激光焊接的过程中装配精度有更好的保障，通过更为可靠、稳定的组装技术解决客车通长部件激光焊接的难点、重点问题；再次，推动焊接参数的闭环控制补偿，以及自适应调整等技术，使得参数稳定控制得以实现，从而不断提升长大部件部分熔透接头焊接的质量；最后，推动与激光焊接头相匹配的无损检测技术的发展与进步，为激光焊接质量保障提供有效的支撑。这些问题是在地铁车辆制造中进一步推广运用激光焊接技术的重要阻碍，只有重点解决这些关键问题，激光焊接技术的推广与大规模应用才能得以实现。

结语

总之，地铁车辆的制造是地铁交通发展的根基，焊接技术的发展与创新是其中关键的一个环节，对于车辆的质量有重大的影响。对于地铁焊接技术的应用创新情况进行研究，不但有助于我国对于当前焊接技术的发展有一个全面的认识，还能够为地铁车辆制造的发展提供科学的指导。

参考文献

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