激光切割技術在鐵路貨車制造中的應用

牛少銳

摘要：隨著世界經濟的不斷發展，人們對快捷交通方式的需求不斷增加。鐵路貨車與火車不僅世界各地交通樞紐的重要的組成部分，也是國家必須不斷發展的基礎設施之一。激光切割技術與傳統的鐵路加工技術相比可以有效地加快路鐵路貨車與火車的制造。本文對激光切割技術在鐵路貨車及火車制造中的應用做出了探討。

關鍵詞：激光切割技術;鐵路貨車;火車;應用

1 激光切割技術的內容

激光切割技術興起于20世紀70年代，屬于脈沖激光技術的類型。激光切割技術適用于金屬材料與非金屬材料工件的加工。激光切割技術在加工過程中會使工件表面保持外觀的質量，不會損害加工工件的形狀與外表。精密度高，柔韌性強，加工范圍廣，是激光切割技術所具有的優勢[1]。激光切割技術是通過運用聚焦鏡把二氧化碳激光束在材料表面聚焦以此使材料逐漸融化，同時需要把融化的物體通過與激光束同軸的壓縮氣體吹走，將融化的材料吹走后，激光束需要與材料做出固定軌跡的運動，從而在加工材料表面形成切縫。激光切割技術具有縮短加工時間、降低工件的生產成本、提高加工所需工件質量的作用。我國鐵路貨車與火車的穩定性需要通過激光切割技術來保持，在進行激光切割技術同時采用電腦對加工進行控制，可以有效的提高制造過程的效率。激光切割技術在鐵路貨車與火車的建造行業中應用也越來越廣泛，各種三維沖壓件的切割加工都離不開激光切割技術，激光切割技術具有很大的市場需求與發展前景。

2激光切割技術在鐵路火車制造中的應用

2.1鐵路火車的零件的配置

激光切割技術適用于鐵路火車不同種類型的配件。火車的配置材料包括低碳低合金鋼、奧氏體不銹鋼和鋁合金、耐大氣腐蝕鋼及鐵素體不銹鋼等，對于這些鐵路火車的配置材料，激光切割技術均可以進行加工?？梢哉f鐵路貨車中所有的配置材料及板材件都可以通過激光切割技術進行加工，通過激光切割技術更好的完成鐵路火車的制造。

2.2加工精度較高

與其他的切割設備相比，激光切割設備具有加工精度高的特點。對鐵路火車來說，鐵路火車的配置零件需要具備很高的加工精度，普通的切割設備不能滿足這一較高的加工精度，需要通過激光切割技術進行[2]。與普通的切割設備相比，激光切割設備的加工精度比其它的切割設備高五到十倍，幾乎可以滿足火車所有配件加工精度的需求

2.3較窄的割縫寬度

鐵路火車配件的間距需要減小以此提高鐵路火車材料的利用率，激光切割技術可以有效地縮小切割時的縫隙寬度，激光切割技術在切割時不會產生很大的切割渣，離子切割機和數控精細等離子切割機切割材料時的割縫寬度較大，不能滿足鐵路火車配件割縫間距的需求。

2.4較高的材料利用率

激光切割設備在進行材料切割時可以有效地提高材料利用率，在進行鐵路火車不同配置材料的切割時，激光切割設備切割后所產生的邊角料可被充分利用。

2.5切割粗糙值低

與其他切割設備相比，在切割同一種鐵路火車的同一種配件時，激光切割設備切割后材料質量較高，切割完成后材料切面的粗糙值不高。對于鐵路火車制造行業來說，進行激光切割后切割材料切斷面的粗糙值最低，其他數控切割設備切割后加工材料切割面的粗糙值都較高，導致切割后切割材料的質量降低。

2.6熱影響較小

在鐵路火車的切割過程中，由于熱的影響切割材料會產生熱影響區。與其他的切割技術相比，激光切割技術的切割材料所產生的熱影響區較小，激光切割技術在切割時對切割材料會輸入較低的熱能，以此縮小熱影響區。在進行火焰切割時，切割材料將會被輸入很大的熱能，以此產生很大的熱影響區。在鐵路火車制造過程中，如果切割材料的熱影響區較大，鐵素體不銹鋼中的晶體會受熱的影響而逐漸增長從而使鐵路火車材料有淬硬的可能，這會使鐵路火車的制造效率大大下降，鐵路火車若想提高焊接質量，就必須降低切割材料的熱影響區。

2.7成本較低

鐵路貨車和火車在制造過程中進行大批量生產時，加工工藝應選擇模具落料的方式進行，此時的生產的批量較大，每一個加工配件都需要均攤相應的費用，以此降低鐵路火車制造中所需的成本。如果鐵路火車在制造過程中的生產批量很小，此時的加工需要采用模具沖裁的工藝方法，模具具有較長的制作周期，有時都產量不能滿足火車制造過程中的需要，此時需模具生產量很少，在進行費用均攤時，鐵路火車的加工的成本費用就會提高。

3優激光切割技術的不足

3.1激光切割設備成本較高

對于激光切割設備來說，國產激光切割設備與進口激光切光設備的購買費用都很高。國產激光切割設備需要二百萬左右，進口的激光切割設備需要五百萬左右。對于激光切割設備中精密度較高的零件，在出現故障時需要專業的維修人員進行維修，這要求維修人員具有較高的專業能力。由于激光切割設備的零件較為精密，在市場中很難采購，如果激光切割設備的零件出現故障便很難在短時間內購置完全，不能很快對設備進行維修，與此同時，故障也不能在短時間內維修好，進而會產生較高的維修費用阻礙鐵路火車制造的進行。

3.2激光切割設備切割速度低

激光切割設備雖有較高的精密性，但在進行切割工作時切割速度較低。與其他數控切割設備和離子切割設備相比，在切割相同材質的配件時，激光切割設備切割速度相對而言較低。激光切割設備的切割工作效率會影響鐵路貨車與火車制造效的進度。

3.3生產大批量配件的效率低

在進行鐵路貨車與火車的制造工作時，激光切割技術起到了不可替代的作用。與其他切割設備相比，激光切割設備的精密度更高、切割方式更為靈活適用于鐵路和火車制造時各種零件的加工[3]。但激光切割設備的成本費用較高，這將會提高鐵路貨車與火車制造時的成本費用。因激光切割技術相對于其他切割技術的切割速度較低，這將會降低鐵路貨車與火車制造時的工作效率，不適用于制造所需配件的大批量生產，只適用于精密度高、所需配件較少的制造工作。

4 結束語

綜上所述，隨著社會經濟的不斷發展與進步，鐵路貨車制造行業不斷的變化與發展，我國鐵路貨車與火車的制造行業已經不滿足之前的小批量生產。目前我國鐵路貨車的制造行業已由原來的小批量生產轉換為面向國際的大批量、多品種生產。這是我國鐵路貨車與火車制造行業上的歷史性的轉變。傳統的加工設備與加工方式在如今的鐵路火車制造行業中應用頻率越來越低。

參考文獻：

[1]巴一，戰金明，師文慶，黃江，梁志剛，黃進鈺，安芬菊，賴學輝.激光加工技術在農機制造中應用的研究進展[J].南方農機，2020，51（05）：7-8+13.

（作者單位：中國中車大同電力機車有限公司）