軌道車輛焊接制造工藝現狀及趨勢淺析

李吉春 馬君

摘 要：焊接制造的工藝水平的提高，對我國軌道車輛生產加工行業的進一步發展具有重要意義。本文通過分析軌道車輛鋁合金車體、不銹鋼車體和轉向架結構焊接制造工藝現狀，探討了各類軌道車輛焊接制造工藝未來的發展趨勢，希望能為我國軌道車輛行業的相關人員提供一定的參考。

關鍵詞：軌道車輛;焊接制造工藝;現狀及趨勢

科學技術的快速發展推動著我國交通行業的不斷進步，同時也促進了車輛制造行業的發展。在軌道車輛的生產制造過程中需要涉及到多項工藝技術。焊接制造工藝是軌道車輛生產加工質量的重要保障，焊接技術的高低直接影響到軌道車輛生產制造的效率及成本。近年來，隨著我國高速鐵路和城市軌道交通的迅速發展，原有的焊接制造工藝早已不能滿足當前軌道車輛生產制造的需求，軌道車輛的焊接制造正面臨著新的挑戰。

一、鋁合金軌道車輛焊接制造工藝

（一）工藝現狀

利用鋁合金材料制造的軌道車輛通常具有質量輕、耐腐蝕、外觀平整、可再生再利用等諸多優點。目前，鋁合金車體主要采用機械手自動焊接、手工半自動MIG焊接和TIG焊接等焊接工藝，主要面臨以下兩方面的問題。第一，鋁合金焊接容易受到環境溫度和空氣相對濕度的影響，這是因為鋁合金材料的熱導率較高，溫度過低時焊接的熔透性會降低，溫度過高又會導致車體強度大幅度下降，此外，鋁合金表面的氧化膜還具有較強的吸水性，在焊接過程中分解的水分會使焊接部位產生氫氣孔。因此，在焊接過程中，必須保證外部條件達到焊接制造的需求。第二，鋁合金焊接會產生大量危害操作者身體健康的粉塵及有害氣體，這就需要相關單位安裝諸如單體式除塵裝置或廠房集中除塵系統等有效的粉塵排除裝置，為焊接人員的健康提供保障。

（二）發展趨勢

提高鋁合金車體焊接制造的工藝對促進我國軌道車輛行業的發展具有重要意義。在進行鋁合金軌道車輛的焊接時，人為因素對焊接質量產生了很大的影響，為促進這種工藝的更好發展，相關人員在進行操作時一定要嚴格遵循安全生產標準。在軌道車輛企業提質提能的生產大背景下，攪拌摩擦焊技術憑借其焊接速度快、焊接質量穩定的優勢，已經成為了鋁合金車體焊接制造工藝的研究熱點。攪拌摩擦焊技術主要是利用軸肩與攪拌針之間的摩擦產生的大量熱力來軟化二者之間連接的金屬，通過這二者共同的牽引和攪拌作用達到填充縫隙的焊接效果。為促進這一技術進一步的應用和發展，一方面要提高鋁合金型材、焊接設備和攪拌工具的資金投入，進一步優化焊接結構，逐步實現整車采用攪拌摩擦焊技術的目標。另一方面還需要專業團隊展開深入的研究，建立起成熟的行業規范和標準。

二、不銹鋼軌道車輛焊接制造工藝

（一）工藝現狀

目前，奧氏體不銹鋼材料已成為不銹鋼軌道車輛制造的首選，采用這種材料制成的不銹鋼車體，通常具有自身重量輕，強度高，耐腐蝕，耐沖擊和材料可再回收的優點。同時由于不銹鋼材料高電阻率，低導熱性和高熱敏性的特點，通常需要采用電阻焊接，這一工藝目前存在著諸多缺陷。第一，不銹鋼車體一節的焊點高達七千多個，由于目前大部分焊點只能采用手工校點焊的方式，因此生產效率低，工藝通用性差，并且難以檢測所有接頭的質量和強度。其次，采用電阻點焊必須在生產前進行大量的接頭工藝試驗，以確定更合理的點焊工藝參數。第三，電阻點焊的使用經常會在車身表面的焊點上留下明顯的壓痕，嚴重影響車輛的整體外觀。第四，采用點焊工藝的車輛密封性能差，不適合高速運行的工作環境，因此嚴重限制了其應用范圍。

（二）發展趨勢

如何解決不銹鋼軌道車輛點焊結構密封性差、焊接效率低等問題，是不銹鋼軌道車輛焊接制造工藝未來主要的發展方向。目前，已有部分國家率先將激光焊技術應用于不銹鋼軌道車輛的焊接制造過程中。激光焊就是以高功率聚焦的激光束作為熱源，使偏光鏡反射的激光束集中在聚焦裝置中，產生高能量的光束使工件熔化結合，利用這一物理變化形成焊縫。激光焊作為一種非接觸焊接工藝，與電阻點焊相比，不僅熱變形區域較窄，而且可以極大地減少預留焊接的邊緣，從而減輕車身自重。現階段，由于激光焊設備成本高，使用要求嚴格，我國還沒有開始大規模的應用這種技術。為加快這一技術在我國軌道車輛焊接制造過程中的應用進程，相關人員必須建立起激光焊的焊接制造工藝規范，同時對相關關鍵技術進行更深入的研究，如焊接質量檢測，焊接缺陷檢查和修復焊接等。

三、轉向架焊接制造工藝

（一）工藝現狀

軌道車輛上的轉向架板材較厚，焊縫較多。由于其結構的復雜性和材料的特性決定了轉向架一般要采用機械手進行自動和半自動MAG焊，對于機械手難以完成的部分則采用手工焊，部分重要的焊縫和補焊要采用TIG焊。目前轉向架的焊接制造需要解決的就是焊接和打磨過程中產生的煙塵、電弧產生的熱量和輻射嚴重危害操作者身心健康的問題。

（二）發展趨勢

焊接熱源和焊接熱輸入方式的改變可以有效地降低轉向架焊接制造的勞動強度，對轉向架焊接制造工藝的發展具有重要意義。而激光-電弧焊通過將激光和電弧同時作用于被焊區輸入熱量，形成了一種新的高效焊接熱源，在穩定焊接質量、提高焊接效率、降低技術難度等方面都具有明顯的優勢，因此具有廣泛的應用空間和良好的發展前景。

參考文獻：

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