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1、动车组总体题目不锈钢车体的焊接工艺及发展班级2007级电车（本）2班姓名张景学号20078040二〇一一年三月不锈钢车体的焊接工艺及发展摘要：从不锈钢车体的设计结构和焊接特点出发,介绍了不锈钢车体的焊接工艺;结合国内外新兴焊接技术的发展,阐述和展望了不锈钢车体制造的新工艺。关键词：不锈钢车体;焊接工艺;激光-M1G焊接;GMAW;复合粘接现代交通业中,轨道车辆与飞机、汽车等载运工具在客运方面展开的激烈竞争,促进了各种运载装备的快速发展。开发快速、高档和轻量化不锈钢轨道车辆已成为日、韩及欧美各国的发展战略之一。为适应机车车辆工业跨越式发展的需要,国内铁路客车及城市轨道车辆制造业,
2、也正在积极进行全面技术装备改造和产品的技术升级。不锈钢车辆因其较好的撞击吸能特性、防火安全性、轻量化和维护成本低等特点,已成为重要的发展方向之一。车体采用不锈钢钢结构不是把碳钢改为不锈钢的简单置换,而是其结构设计较普通的碳钢车体做了多项重大的改变,制造工艺也完全不同于碳钢车体。由于近年来汽车工业的成功经验和焊接新技术的飞1 不锈钢车体的结构特征目前国际上不锈钢车辆上采用的多为奥氏体系SUS301L类不锈钢材料。这类材料不仅具有较高的抗拉强度(～930MPa),还具有良好的冲压性能,同时还具有较好的点焊焊接性。现在,车辆设计者借助于电子计算机进行有限元计算方法(如ANSYS软件)
3、,来分析车体的受力、变形以及应力分布情况,充分地利用了材料的高抗拉强度,设计出薄壁筒型和板梁结构的车体。车体钢结构主要由侧墙、底架、车顶、外端等部件构成。不锈钢车体结构受力部件主要使用不同强度等级SUS301L不锈钢,此外在底架等关键部位还采用了少量的高强度耐候钢、低合金结构钢和铝合金等材料。不锈钢板材的冲压性能是衡量不锈钢材料在1综述述评车体上应用的重要指标,不锈钢材料的热物理性能又决定了不锈钢车体的制造工艺主要采用电阻点焊方法[1]。针对不锈钢车体大多采用无涂装形式和点焊焊接方法的要求,其车体结构与碳钢车体有着较大差别。在车体结构上的主要特征为:(1)便于点焊作业的骨架连接
4、方法(如骨架之间采用专门设计的连接板)。结构设计考虑了点焊的工艺性,尽最大可能消除角焊、对接焊等焊接变形较大的电弧焊结构;(2)采用冷滚压成形的波纹车顶板,以增加纵向刚度和垂向刚度;取消了车顶纵梁,同时也简化了点焊工艺;(3)采用盲窗结构,提高了车体的密封性和强度;(4)增设车下裙板,加大车体钢结构断面,提高车体的垂直抗弯刚度;(5)对于受力较大且点焊组装难以保证强度的部位或部件,采用低合金钢的角焊、对焊结构,如车体底架的端部处;(6)由于无涂装不锈钢车体表面质量要求较高,对热变形控制严格,传统碳钢车体采用火焰调平外板的方法受限,因此在设计上使车体的结构非常适合于装配,在工艺上
5、严格控制焊接热量输入以减少焊接变形。例如,车体钢结构各大部件连接处均留有合适的装配间隙;通过采用最佳焊点分布和控制点焊焊核直径等措施,在保证连接强度的前提下,减少热量输入。此外,借助于ANSYS等计算机三维分析软件,对不锈钢车体结构进行强度分析和优化设计,最大限度地利用不同强度等级的不锈钢板材,改进和优化了不锈钢车体的设计结构。2 不锈钢车体的焊接工艺由于不锈钢车体的整个结构与传统的碳钢车体有较大差异,因而其焊接制造工艺与传统的车体焊接工艺有很大不同。不锈钢车体的组焊工艺是先形成独立的大部件,然后完成组装。不锈钢车体及其结构件多采用电阻点焊工艺。每次钢结构生产前,必须做众多点焊
6、接头试件,通过对接头试件力学性能的测试和焊点端面的破坏性试验,来选定点焊的参数范围。由于点焊接头的特殊性,在工程上难以实现对接头的无损检测,点焊质量和接头强度是通过点焊试件质量来验证的。2.1 不锈钢车体的底架钢结构不锈钢车体底架的设计是车辆轻量化的关键,从各国设计生产的不锈钢车体来看,其主要受力部件底架端部的设计与碳钢车相似,亦采用高强度的中、厚耐候钢板制造,便于采用气体保护焊接。车底的其余受力部件均选用不锈钢材料,采用电阻点焊焊接方法。而碳钢部分与不锈钢部分难以实现点焊的部位,可采用电弧焊中焊接变形较小的塞焊或环焊。底架钢结构的组装工序是先完成底架端部组焊,然后从底架端部开
7、始,在框架组焊工装内完成框架组焊,最后通过翻转完成部分配管等安装工作。根据框架结构的特点和施工作业的习惯,框架组焊可以采用正组方式或反组方式。底架横梁与边梁之间通过电阻点焊方式连接,配备专用龙门式点焊机完成上述点焊工作。底架宽度是靠下料质量要求较高的横梁的长度来保证的,从而可以简化组焊用工装。框架组焊结束后可以通过转胎翻转,安装另一侧的零件。波纹板与横梁之间可以采用特殊的电弧点焊完成焊接,其余部件的焊接采用电阻点焊方式。底架的吊运器具需具有防护功能,防止底架外露部分不被划伤或碰伤。2.2 不
