摘要:本文對軌道客車不鏽鋼車體的焊接生產過程進行了深入而細緻的研究,選擇了先進合理的、成熟可靠的軌道客車不鏽鋼車體焊接工藝,確定了焊接生產工藝裝置,形成了系統的認識,用於指導生產實踐可形成軌道客車不鏽鋼車體焊接生產線,對軌道客車製造企業具有一定指導意義。
關鍵詞:軌道客車不鏽鋼車體焊接工藝
1 前言
在我國,軌道客車按車體材質主要分為碳鋼車、鋁合金車和不鏽鋼車。我國於2023年開始在普通鐵路客車上使用不鏽鋼材料,主要用於外牆板及易腐蝕的梁柱。2023年與南韓韓進公司合作,開發出了點焊結構的不鏽鋼車體。
但真正意義上的輕量化不鏽鋼車體的製造,始於2023年製造完成的北京城軌輕量化不鏽鋼樣車、天津濱海線輕軌快速不鏽鋼客車。由於不鏽鋼客車與普通碳鋼客車相比具有重量輕、使用壽命長、製造組裝工藝簡單、無須塗漆、免維修等優點,與鋁合金客車相比具有疲勞壽命長、更具耐磨性、損傷後易於修復、且成本低廉的優點,所以不鏽鋼客車在我國軌道客車發展中將有廣闊的前景。軌道客車不鏽鋼車體的焊接生產技術是軌道客車製造的基礎,這將推進不鏽鋼材質軌道客車車體焊接技術的研究和發展。
現階段我國的軌道客車不鏽鋼車體主要採用點焊工藝,個別企業已經開始採用弧焊工藝和雷射焊工藝。
2 不鏽鋼車體的特點和分類
軌道客車不鏽鋼車體主要由底架、側牆、車頂、端牆和裙板等部分組成,車體鋼結構採用全焊接型鋼和板梁結構。不鏽鋼車體中車頂板和地板等採用不鏽鋼薄板,一般厚度為1.0～1.
8mm,為增加剛度,這些薄板一般被滾軋成波紋板。此外,車體中的梁柱普遍為冷壓或冷彎型材,為增加剛度,這些型材斷面進行了專門設計。不鏽鋼材料線膨脹係數較大,焊接過程產生的變形大,焊接過程易造成晶間腐蝕及熱裂紋,導致機械效能的降低,因此對焊接工藝的要求高。
不鏽鋼車體骨架與骨架、骨架與牆板之間的連線方式多為搭接結構,為減小焊接變形和防止高溫下不鏽鋼材料機械效能下降,車體製造中大量採用點焊技術。不鏽鋼點焊時由於電阻率較高、導熱性較差,與低碳鋼相比可採用較小的焊接電流和較短的焊接時間,由於不鏽鋼有較高的高溫強度,因此焊接時的電極壓力較大。軌道客車不鏽鋼車體主要採用301l和304冷軋板(其中301l用量佔70%),材料和等級分別是301l—lt、301l—dlt、301l—st、301l—mt、301l—ht和304,要求301l的含碳量<0.
03%。
軌道客車不鏽鋼車體分成鐵路客車車體和城軌地鐵車體兩類。
3 不鏽鋼車體製造工藝和裝置
3.1 鐵路客車不鏽鋼車體製造工藝
當前,我國大批量生產的鐵路客車不鏽鋼車體主要採用在骨架的外面覆上不鏽鋼薄板的板梁結構型式,耐腐蝕性能好,結構形式簡單。車體由底架、側牆、車頂、端牆組成,焊接工藝以點焊為主。除搖枕、前端構造和緩衝梁採用碳鋼製造外,其餘為不鏽鋼製造。
車體無氣密性要求。
鐵路客車不鏽鋼車體的側牆、車頂、底架、端牆主要採用點焊機械人蒙皮焊接的工藝,在蒙皮之前採用手動點焊機完成部件骨架的組對工作。點焊機械人平均8s完成一點的焊接,裝置採用龍門移動式,可根據產能選擇軌道長度。側牆在點焊機械人工位完成作業後需繼續安裝小件和補焊未焊到的焊點,需單獨的工作台位和裝置。
車體總組成焊接時採用成套的總組成焊機完成。大部件和車體採用火焰矯正技術進行調修。車體或車頂根據設計要求進行淋雨試驗。
3.2 城軌客車不鏽鋼車體製造工藝
城軌不鏽鋼車體的製造工藝與鐵路客車不鏽鋼車體的製造工藝主要不同點在於側牆和端牆,城軌客車的側牆採用分段製造,然後再組合成完整的側牆,而鐵路客車的側牆則一次組對完成,而且焊接工藝有所不同。城軌不鏽鋼車體的側牆蒙皮和端牆蒙皮採用側牆單元蒙皮自動點焊機完成。城軌客車不鏽鋼車體也主要由底架、側牆、車頂、端牆等部分組成,其中,底架中的牽引梁、枕梁、緩衝梁採用碳鋼製造。
該類車具有結構合理、強度和剛度好、輕量化水平高、製造工藝簡單等優點。
底架邊梁是車體底架組成部件,主要採用底架邊梁點焊機完成該工序,該裝置同時可用於橫樑等連線件的點焊。城軌客車不鏽鋼底架採用骨架鋪地板的結構形式,採用底架骨架自動點焊機完成底架骨架的焊接工序。城軌客車不鏽鋼車頂採用骨架鋪頂板的結構形式,採用車頂骨架自動點焊機完成車頂骨架的焊接工序。
城軌客車不鏽鋼側牆採用單元結構形式,採用側牆骨架龍門自動點焊機完成單元側牆骨架的焊接工序。採用大部件蒙皮點焊機械人完成城軌客車不鏽鋼車體側牆、車頂、底架大部件的蒙皮焊接,該裝置與鐵路客車不鏽鋼車體選用的點焊機械人規格不同。採用側牆蒙皮自動點焊機完成城軌客車側牆蒙皮的焊接。
為保證城軌客車不鏽鋼車體的組裝精度,提高效率和速度,一般選用車體總成自動點焊系統來完成車體的總組裝。車體總成自動點焊系統是一組成套裝置,主要包括端部點焊裝置、車頂與側牆組合點焊裝置、底架與側牆點焊裝置。
4 結語
本文對軌道客車不鏽鋼車體的焊接生產過程進行了深入而細緻的研究,形成了系統的認識,可用於指導實際生產,建設軌道客車不鏽鋼車體生產線。
當前,世界範圍內軌道客車不鏽鋼車體的批量生產工藝主要採用電阻點焊,其它焊接工藝還有縫焊、雷射焊、mig焊、tig焊、微束等離子弧焊和手工電弧焊等。在國外,軌道客車製造企業已經製造出了主要採用雷射焊工藝的不鏽鋼車體。從技術角度分析,微束等離子弧焊和雷射焊接將是不鏽鋼車體製造技術的重要發展方向和趨勢,我國相關研究單位、設計單位和企業應該積極跟蹤前沿技術,進行先期研究,為企業的發展提供理論指導。
參考文獻
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不鏽鋼焊接工藝標準
編制 審核 批准 目錄1適用範圍1 2施工準備1 2.1技術準備1 2.2作業人員1 2.3材料檢查驗收1 2.4主要工機具3 2.5測量及計量器具3 2.6作業條件3 3施工工藝4 3.1工藝流程4 3.2工藝操作規程5 3.3施工工藝引數7 3.4施工工藝特點8 3.5施工環節及重要工序9 4質...
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