鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質(zhì)量控制

摘 要：本文針對鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質(zhì)量控制，采用理論結(jié)合實踐的方法，先分析了鐵路客車車體材料的特點，接著探討了相應(yīng)的焊接工藝，最后提出焊裝質(zhì)量控制措施。分析結(jié)果表明，焊接是鐵路客車車體的主要工序，焊接的工藝是否合理，焊接質(zhì)量是否達標，直接關(guān)系到鐵路客車車體行駛的安全性和質(zhì)量，值得高度重視。

關(guān)鍵詞：鐵路客車;車體焊接;焊接工藝;焊裝質(zhì)量

【引言】

在鐵路事業(yè)飛速發(fā)展的背景下，鐵路客車的提出了更高的要求，輕量、高速、安全、節(jié)能、舒適、使用壽命長是新時代鐵路客車的核心標準，同時也是實現(xiàn)鐵路客車高速化、高效化、輕量化關(guān)鍵。因此傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)工程已經(jīng)難以滿足時代發(fā)展的需求，鋁合金材料是一種比較新穎的材料，用鋁合金材料制作的鐵路客車車體，自重更小，強度也比較大，可減少鐵路客車行駛中的牽引力和制動力，更好的降低能耗。但同時也對焊接工藝和焊裝質(zhì)量控制措施也提出了更高的要求，基于此，開展鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質(zhì)量控制的分析研究就顯得尤為必要。

1、鐵路客車車體材料的特點

目前鐵路客車車體材料多為鋁合金材料，以鋁為基礎(chǔ)，加入其他合金元素，如鎂、錳、硅、銅等，材料質(zhì)量輕，而且各種合金的材料可以得到充分發(fā)揮，既能實現(xiàn)車輛的輕量化，也提升使用壽命和抗腐蝕性。在鋁合金表面可形成一層致密的氧化膜，其熔點可達到2050℃，而且鋼的熔點只有1535℃，而且鋁合金材料還具有很好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性。和早起鋼結(jié)構(gòu)鐵路客車車體材料相比，鋁合金材料具有容易氧化、線膨脹系數(shù)大、容易形成氣孔、合金元素存在蒸發(fā)和燒損的特點，這就對焊接工藝提出了更高的要求。

2、鐵路客車車體焊接工藝

就我國鐵路客車車體制造發(fā)展歷程而言，早期以碳素鋼作為鐵路客車車體材料，所選擇的焊接誒工藝多為手工焊條電弧焊，或者是二氧化碳氣體保護焊。隨著科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟的發(fā)展，很多高新技術(shù)和設(shè)備被廣泛應(yīng)用到鐵路客車車體焊接中，如激光焊接工藝、等離子焊接工藝、螺柱焊接工藝、機器人焊接工藝等，逐步取代了傳統(tǒng)手工焊條電弧焊和二氧化碳氣體保護焊。在這些新工藝的應(yīng)用范圍和所占比例存在一定的不同。比如：在鐵路客車車體焊接中，需要用到的焊接技術(shù)包括：電焊工藝技術(shù)、縫焊工藝技術(shù)、熔化極非惰性氣體保護焊、螺柱焊接工藝技術(shù)、激光焊接工藝技術(shù)等，而氧乙炔焰焊接技術(shù)工藝應(yīng)用的比較少。

在鋁合金鐵路客車車體焊接中，用到的焊接工藝包括：在壓焊方面，主要以電焊工藝技術(shù)為主，在鐵路客車車體焊接全過程中的占比非常大，達到70%以上。同時在部分結(jié)構(gòu)中焊接時會少量使用縫焊技術(shù)。在熔焊方面主要以MAG焊接工藝和TIG焊接工藝為主，同時采用螺柱焊和激光焊。此外，在鋁合金鐵路客車車體焊接中，若不考慮鋁合金材料自身的特點、鐵路客車車體的結(jié)構(gòu)特點[1]。點焊焊接工工藝是非常重要的焊接工藝，具有無可替代的作用。而且和其他焊接工藝相比，點焊焊接工藝的外觀更加美觀、焊接變形系數(shù)更小、結(jié)構(gòu)尺寸易于把控。此外，熔化極非惰性氣體保護焊接工藝，具有電弧更加穩(wěn)定，熔滴在過渡時均勻穩(wěn)定，焊接成形之后更加均勻美觀，焊接效率更高等技術(shù)特點。在鐵路客車車體焊接中整個焊接工藝，都在相應(yīng)的軌道上進行，經(jīng)過長期車輛實際運行的實踐證明，采用上述焊接工藝，可大幅度提升鐵路客車車體整體質(zhì)量、運行的穩(wěn)定性，更好的滿足鐵路客車車體對生產(chǎn)質(zhì)量及使用性能的要求。

3、鐵路客車車體焊接質(zhì)量控制措施

目前鐵路客車車體多為鋁合金材料，其焊接難度遠遠大于傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)焊接難度，需要綜合考慮很多方面的內(nèi)容，否則會影響焊接質(zhì)量，為更好的控制鐵路客車車體焊接質(zhì)量，在具體焊接中可從以下幾個方面同時入手：

3.1選擇合理的焊接次序

在鐵路客車車體焊接中，科學(xué)合理的焊接次序，既能提升焊接效率，也可以更好的控制焊接應(yīng)力變形，保證鐵路客車車體焊接質(zhì)量。尤其是那些收縮比較大的部件和殘余應(yīng)力比較大的焊縫，更好注重焊接次序的有效性和科學(xué)性。比如：在進行工字梁焊接時，需要先預(yù)留出一段翼板一腹板角焊縫，要先對受力比較大的翼板對接焊接，再焊接腹板對接焊縫，最后焊接角焊縫，角焊縫需要焊滿[2]。大量實例和研究表明，此種合理的焊接次序，可促使翼板的對接焊縫提前受到壓應(yīng)力，腹板對接焊縫則會受到拉應(yīng)力，最后焊接角焊縫，可為腹板收縮變形充足的空間和時間，比較發(fā)生角變形問題。

3.2做好預(yù)熱處理

鋁合鐵路客車車體材料的特性決定了，在焊接時，材料的溫差越大，則焊接時形成的殘余應(yīng)力也就越大，因此，通過預(yù)熱處理能夠有效減小溫差，更好的控制焊接應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)焊接中，焊件是否需要預(yù)熱，和材料的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)，預(yù)熱的溫度、預(yù)熱的時間，需要按照結(jié)構(gòu)的厚度、剛度等合理確定。比如：鋼板越厚，越需要預(yù)熱，這是因為結(jié)構(gòu)的厚度越大，則散熱速度越快，需要通過預(yù)熱的方法來減緩冷卻速度，以保證焊接質(zhì)量。此外，構(gòu)件的剛度越大，越需要預(yù)熱，這是因為，剛度越大，則焊縫收縮受到的制約也就越大，應(yīng)力越大，通過預(yù)熱的方法，可有效降低焊接應(yīng)力[3]。

比如：在鐵路客車車體轉(zhuǎn)向架焊接中，可采用氧乙炔焰預(yù)熱的方法，在焊接之前進行預(yù)熱，預(yù)熱部位要集中再焊縫周圍，在焊縫背部進行預(yù)熱即可。此種預(yù)熱方法操作簡單，還能抑制焊接反變形。

3.3同步收縮法

在鐵路客車車體焊接中，焊縫的溫度比較高，而焊縫周圍金屬區(qū)域的溫度則比較低，焊縫在收縮中會受到冷金屬的限制，從而形成拉應(yīng)力，影響焊接質(zhì)量。采用同步收縮法，可避免冷金屬發(fā)生收縮，可消除部分或者是全部的焊接殘余應(yīng)力，從而保證鐵路客車車體焊接質(zhì)量。

結(jié)束語

綜上所述，本文采用理論結(jié)合實踐的方法，分析了鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質(zhì)量控制，分析結(jié)果表明，鐵路客車車體焊接難度比較大，選擇合適的焊接工藝，并做好焊接質(zhì)量控制措施，可有效保障鐵路客車車體焊接質(zhì)量，提升鐵路客車車體運行的穩(wěn)定性和安全性，促使我國鐵路客車事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。

參考文獻：

[1]邊超，鄭杜輝，于偉，等.當(dāng)前汽車車身焊裝的工藝設(shè)計及工裝設(shè)計探析[J].內(nèi)燃機與配件，2019，286（10）：101-102.

[2]程國利，程鵬，馬超.點焊技術(shù)在不銹鋼軌道客車生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2019，22（2）：115-117.

[3]姜慶超，秦海洋，常凱兵.鐵路客車水箱漏水原因分析與建議[J].鐵道車輛，2019，57（5）：38-41.

作者簡介：

龔曉東，性別：男，籍貫：四川，出生年月：1981年9月，學(xué)歷：高中，職稱：電焊工技師，工作單位：中車成都機車車輛有限公司，研究方向：電焊操作方面