不銹鋼車體結構的材料與焊接方法研究

王漢卿 蔡玉清 沈建國

摘要：車體各結構通常使用不銹鋼材質，因該種材料可以幫助車體抵抗各種腐蝕的侵襲、抵御高強度的沖擊。同時不銹鋼材料質量輕，因此使用后可減輕車輛重量。焊接由不銹鋼材質制成的車體不同部位，需要區分部位的差異性，采取點焊、脈沖熔化極氣體保護焊、脈沖TIC焊接工藝等在內的焊接方式。

關鍵字：不銹鋼;焊接工藝;點焊;氣體保護焊

一、不銹鋼車體結構材料

通常車體包含幾大部分，如側墻、底架、地板等。車體整體采用SUS301L、SUS304奧氏體不銹鋼材料。其中，不同部分所需的不銹鋼材質略有差異。底架通常使用的是優質耐候鋼用于制成牽引梁和枕梁;將δ≤2 mm的不銹鋼薄板經過滾軋工序變成波紋板，便于用于側墻板、地板。下表便是關于SUS301系列中不同牌號的不銹鋼類別的性能分析數據，車體中車門內外板、外板立體接頭、車頂彎梁、波紋地板、邊梁、可分別對應 LT、DLT、ST 、MT、 HT等不同不銹鋼牌號。

二、關于不同車體部位的不銹鋼材料焊接工藝

滾焊、氬弧焊電焊、等離子弧焊等都屬于不銹鋼材料專屬的焊接工藝方法。不同的焊接工藝適用于車體不同的焊接部位。例如，焊接不銹鋼車體大多運用氬弧焊點焊和滾焊工藝;8≤4mm的薄板以及8≥3mm的構件，通常運用TIC焊接以及MIG焊接;滾焊可高效焊接頂板、波紋地板等薄板。

一.底架

不銹鋼車體的底架對外觀質量沒有做過多的要求，但是尤其重視的便是底架的強度。整體底架的焊接采用氬弧焊的焊接方式，將耐候鋼和不銹鋼件焊接組合，形成完整的不銹鋼車體底架構造。

（二）車頂

車頂有兩部分構成，一是車頂的頂板，二便是車頂的骨架。首先，車頂的頂板是需要將波紋不銹鋼通過滾焊焊接的方式，將所有的波紋不銹鋼板焊接成整張頂板。然后將頂板按照順序鋪設在車頂骨架上，并通過氬弧焊的方式連接頂板和車頂骨架。

二.側墻

全車最為核心的部分便是側墻部件。與車體底架不同的是，車體的側墻需要擁有優質的美觀度和平整度。同時長度和高度也要達到硬性要求，側墻的焊接可通過點焊的方式進行連接，但需要注意的是點焊之后的側墻表面不能出現凹痕，以免影響車輛美觀度。

三.端墻骨架

采用不銹鋼所制造的車體骨架作為車體的定位基準，可采用點焊的工藝手段，目的在于提升骨架的平整度，以免焊接發生變形。

四.波紋地板

由波紋板組成的車體車頂板和地板，如果采用點焊的焊接方式，將兩者之間存在的焊縫進行填補，只會造成更為惡劣的車頂泄漏等不良影響。但如果不針對焊縫采取措施進行補救，那么便無法保證車體的密封性，解決此類問題便需要運用滾焊的方式，通過電極滾動所產生的連續熔核，既能夠填補焊縫的空缺，同時也能夠保證波紋板的完整性。

三、不銹鋼焊接問題及解決對策

一.晶間腐蝕問題

不銹鋼焊接所出現的晶間腐蝕現象，嚴重影響材料的耐腐蝕性。究其原因在于不銹鋼中碳化已超出標準。為了中和過多的含碳量，可加入一些穩定元素，如鈦元素等，降低碳化絡析出含鉻量。

二.接熱裂紋敏感性問題

不銹鋼焊接熱裂紋敏感性現象的規避，可運用較小規范控制焊縫中的雜質元素含量，目的在于防止金屬過熱或晶粒長大粗化。

三.應力腐蝕問題

不銹鋼材料中殘余的應力在不斷的累積當中，造成對材料的腐蝕。而此種問題的解決方法包含表面處理、退火熱處理等不同方式。除此之外，在設計不銹鋼車體的過程當中，設計應規避應力集中也可以對應力腐蝕起到相應的防止效用。

四、不銹鋼車體結構焊接方法

（一）電阻電焊工藝

由于不銹鋼具有特殊的物理性，因此在焊接方面需通過點焊工藝連接不銹鋼車體側墻板、構件和端墻板。但是通過該種焊接方式，一旦焊接線能量超出標準負荷，焊接殘余應力會直接導致不銹鋼焊接變形，改變焊后金相組織，降低材料的強度形成晶間腐蝕。針對種種弊端，最需要做的便是采用電阻電焊，減少焊接缺陷。

點焊新型鋼結構部件，需要選取最佳的電焊焊接參數范圍。選定方式可通過接頭試件力學性能以及焊點端面的破壞性實驗，從而做出最佳抉擇。無損檢測點焊接頭無法在實際操作中進行，而點焊試件的質量則需要驗證點焊質量和接頭強度來得以實現。通過使用普通的工頻交流點焊機，進行焊接循環，無需借助特殊的工藝措施，則可有效保證焊接質量。

（二）脈沖熔化極氣體保護焊（GMAW）

GMAW焊接借助脈沖峰值電流焊接不同厚度的不銹鋼車體低合金鋼板材。脈沖熔化極氣體保護焊在生產效率方面相較于TIC焊接工藝，生產效率高于后者3～4倍，并同時兼具熱量集中、大功率電弧等各種優勢。除此之外，相較于MIG焊接工藝，GMAW焊接工藝在熱輸入量方面大幅度遞減，同時也可高效的提升熔深和電弧挺度。

（三）脈沖TIC焊接工藝

脈沖TIC焊接工藝在脈沖作用下，每個焊接點都能夠獲取優質的焊接熱循環。在熱數量降低的前提下，焊接薄板或者車體底層。焊接過程飛濺少，同時焊接完畢后的焊縫外觀美觀。為有效開展脈沖TIC焊接工藝。需要注意以下幾點技術要點：第一，焊槍頂端一般最適宜伸出的電極長度大約為4～5mm，電極長度5～6mm是用在較深區域開口處，而2～3mm一般應用在角接頭保護性不好的焊接區域;第二，1～3mm的電弧長度可以有效的規避焊接缺陷;第三，當電流和焊接速度處在較低的范圍之內，可以規避底層焊接所發生的底層焊道氧化、高溫裂紋等不良現象;第四，為獲得高質量焊縫，焊接送絲焊接前一點需要提供直徑2/3的范圍用于被后一焊點壓住。

五、結論

綜上所述，目前不銹鋼材料焊接工藝方法仍伴隨著焊接變形、焊接熱影響等需改善的問題和弊端，目前流行的激光焊對于熱輸入量以及焊接變形方面體現出巨大的優勢，對于目前使用的焊接方式還需不斷優化焊接工藝參數，將其應用于不銹鋼制造和焊接，進而為車體結構的良性發展保駕護航。

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