地鐵車輛不銹鋼車體制造工藝及車間布局

韓震 費聿坤 唐龍和

摘要：文章主要是分析了地鐵不銹鋼車體和鋁合金車體的結構，在此基礎上講解車體的結構、制造工藝以及輕量化，最后探討了其的外觀質量，望可以為有關人員提供到一定的參考和幫助。

關鍵詞：地鐵;車體;不銹鋼;鋁合金

當前我國經濟水平的不安發展，同時也推動了城市化的發展進程。我國許多城市都在規劃、修建地鐵線路，地鐵的應用能夠為人們的出行提供到了一定的便利，減少公路上擁擠的情況。為此文章對地鐵軌道中的不銹鋼車體和鋁合金車體展開了研究和探討。

1.地鐵車體概述

車體是車輛結構的主體。車體的強度、剛度，關系到車輛運行的安全可靠性和舒適性;車體的防腐耐腐能力、表面保護和裝飾方法，關系到車輛的外觀、壽命和檢修制度;車體的重量，關系到能耗、加減速度、載客能力;所有這些都直接影響到運營質量和經濟效益。

2.車體結構

車體都是由底架、側墻、車頂、端墻組成。不銹鋼車體同碳鋼車體一樣為整體承載板梁結構。車體大部件均采用骨架結構，可以增大強度，便于撓度的形成，不銹鋼車體的側墻板、端墻板、車頂板、地板所有的連接點均為板式連接，所有連接處都涂有密封膠，以點焊的方法連接。側墻板采用平外板結構，而其內側則加剛性肋板以提高剛度。側墻梁柱采用帽形斷面結構，與側墻板點焊連接成閉口結構，有利于提高結構剛度和承載能力。鋁合金車體結構為大型中空鋁合金型材組焊而成，為筒形整體承載結構。大部件為鋁型材或鋁板拼焊而成，與不銹鋼車體側墻主要不同在于可以為鼓形結構。側墻組成包括分塊側墻組成，門扣鐵、連接板、上墻板等。整個側墻包括若干分塊側墻組成，這些分塊側墻有些尺寸不同但制造方法相同。

3.車體材料

用于不銹鋼車體的材料應具有耐高應力，焊接性、輥軋成形性、沖壓性等加工性能良好。能符合上述條件的不銹鋼通常有兩種：奧氏體系不銹鋼的SUS30lL、SUS304，由于SUS301L具有通過軋制加工而易于增加硬度和抗拉強度的特性，故可根據使用部位選用適當等級的材料;新型不銹鋼車采用超低（C<0.03%）的SUS30lL車輛專用經濟不銹鋼，根據壓延率的不同分成LT、DLT、ST、MT、HT共5個強度級。為滿足鋁合金車體強韌性、焊接性、加工性和三維彎曲成形等綜合性能要求，通常選用符合DIN5513標準的5000系和6000系鋁合金，主要有ENAW-5083、ENAW-6082、ENAW-6005A。ENAW-5083鋁合金擁有良好的焊接性能和抗腐蝕性，在H111狀態下可塑性很好，但擠壓加工性較差，難以得到薄壁及中空型材。部件的連接板選用ENAW-5083鋁合金。ENAW-6005A鋁合金既具有中等強度，比其他鋁合金能擠壓出形狀更為復雜的產品，特別是對于薄壁空心型材更為明顯。

4.制造工藝

不銹鋼車體采用板梁組合整體承載全焊結構，為了不降低板材強度和減小變形，應盡量采用點焊，特別是強度高的材料不允許任何形式的弧焊。不銹鋼車輛的材料主要采SUS301、SUS304兩種材料，具有強度高，耐腐蝕，抗沖擊等優良特性，保持表面的光潔度，使車體即美觀又堅固。不銹鋼表面不需要涂裝處理，要保持材料原有的外觀特點，因此，許多表面不能調修，加工過程技術要求高。不銹鋼在焊接過程中產生變形大，高溫下會導致機械性能的降低，所以，在不銹鋼車輛生產過程中大量實施點焊。鋁合金的焊接工藝復雜，手工操作難，容易產生較大的熱應力、變形、裂紋和氣孔，焊縫區域機械強度低于母材。但鋁合金具有良好的塑性，采用現代鋁擠壓成型技術，大型中空鋁合金型材組成的鋁合金車體得到了很快發展。目前，大型中空鋁合金型材的鋁合金車體可以是整體焊接結構，利用自動焊機連續焊接。

5.輕量化

鋁合金的比重為2.71g/cm3，僅是不銹鋼（7.85g/cm3）的1/3，從理論上講，鋁合金材料更能使車體輕量化。但是，鋁合金的抗拉強度不如不銹鋼，鋁合金抗拉強度274～352N/mm2，而一般不銹鋼抗拉強度520～685N/mm2，采用超低碳輕量化不銹鋼的抗拉強度達到960～l200N/mm2，是鋁合金的2～5倍。而且，鋁合金剛度低，其彈性模量為0.71×105N/mm2，是不銹鋼（2.06×105N/mm2）的約l/3。因此，為保證地鐵車輛有足夠的承載強度和剛度，鋁合金車輛必須采用大型中空型材及其組合件。為了提高鋁合金車體斷面系數，增大抗彎剛度，防止板材產生失穩，必須加大板厚。而不銹鋼車體可采用板梁組合整體承載全焊結構，能有效地減輕車體自重，達到實現車體輕量化的目的。鋁合金車體輕量化效果比不銹鋼車體更明顯些。

6.外觀質量

不銹鋼車體在制造過程中不必進行防腐保護，無需涂漆。可進行適當修飾，或用彩色膠膜裝修。由于車體表面裝飾大多是原材料帶有的，因此在焊接前的加工過程中要貼膜保護。因為外墻板很薄很光，對不平度反應過敏，只要有凹凸，經反光折射，肉眼就感到不舒服;尤其是薄板的點焊痕跡更是無法消除，密密麻麻的焊點是設計確定、工藝保證的，焊點的排列、深度、大小的一致性都有嚴格的要求。側墻外板材料要做消光鈍化處理。相比之下，鋁合金車體的耐腐蝕性能較差，但中空鋁型材平整，又可根據用戶要求選擇不同的裝飾和顏色，因此給人的感覺是莊重、美觀，廣大乘客容易接受

7.結束語

由上可知，不銹鋼車體的機械性能明顯的強于鋁合金車體，且其有著更高的安全性，鋁合金車體中的屈服強度、拉伸強度等都只是不銹鋼車體的三分之一，但不銹鋼的價格和重量都略高于鋁合金車體，為此地鐵車輛可以依據實際情況選擇車體結構。

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