鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質量控制

摘 要：本文針對鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質量控制，采用理論結合實踐的方法，先分析了鐵路客車車體材料的特點，接著探討了相應的焊接工藝，最后提出焊裝質量控制措施。分析結果表明，焊接是鐵路客車車體的主要工序，焊接的工藝是否合理，焊接質量是否達標，直接關系到鐵路客車車體行駛的安全性和質量，值得高度重視。

關鍵詞：鐵路客車;車體焊接;焊接工藝;焊裝質量

【引言】

在鐵路事業飛速發展的背景下，鐵路客車的提出了更高的要求，輕量、高速、安全、節能、舒適、使用壽命長是新時代鐵路客車的核心標準，同時也是實現鐵路客車高速化、高效化、輕量化關鍵。因此傳統鋼結構工程已經難以滿足時代發展的需求，鋁合金材料是一種比較新穎的材料，用鋁合金材料制作的鐵路客車車體，自重更小，強度也比較大，可減少鐵路客車行駛中的牽引力和制動力，更好的降低能耗。但同時也對焊接工藝和焊裝質量控制措施也提出了更高的要求，基于此，開展鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質量控制的分析研究就顯得尤為必要。

1、鐵路客車車體材料的特點

目前鐵路客車車體材料多為鋁合金材料，以鋁為基礎，加入其他合金元素，如鎂、錳、硅、銅等，材料質量輕，而且各種合金的材料可以得到充分發揮，既能實現車輛的輕量化，也提升使用壽命和抗腐蝕性。在鋁合金表面可形成一層致密的氧化膜，其熔點可達到2050℃，而且鋼的熔點只有1535℃，而且鋁合金材料還具有很好的導熱性、導電性。和早起鋼結構鐵路客車車體材料相比，鋁合金材料具有容易氧化、線膨脹系數大、容易形成氣孔、合金元素存在蒸發和燒損的特點，這就對焊接工藝提出了更高的要求。

2、鐵路客車車體焊接工藝

就我國鐵路客車車體制造發展歷程而言，早期以碳素鋼作為鐵路客車車體材料，所選擇的焊接誒工藝多為手工焊條電弧焊，或者是二氧化碳氣體保護焊。隨著科學技術和社會經濟的發展，很多高新技術和設備被廣泛應用到鐵路客車車體焊接中，如激光焊接工藝、等離子焊接工藝、螺柱焊接工藝、機器人焊接工藝等，逐步取代了傳統手工焊條電弧焊和二氧化碳氣體保護焊。在這些新工藝的應用范圍和所占比例存在一定的不同。比如：在鐵路客車車體焊接中，需要用到的焊接技術包括：電焊工藝技術、縫焊工藝技術、熔化極非惰性氣體保護焊、螺柱焊接工藝技術、激光焊接工藝技術等，而氧乙炔焰焊接技術工藝應用的比較少。

在鋁合金鐵路客車車體焊接中，用到的焊接工藝包括：在壓焊方面，主要以電焊工藝技術為主，在鐵路客車車體焊接全過程中的占比非常大，達到70%以上。同時在部分結構中焊接時會少量使用縫焊技術。在熔焊方面主要以MAG焊接工藝和TIG焊接工藝為主，同時采用螺柱焊和激光焊。此外，在鋁合金鐵路客車車體焊接中，若不考慮鋁合金材料自身的特點、鐵路客車車體的結構特點[1]。點焊焊接工工藝是非常重要的焊接工藝，具有無可替代的作用。而且和其他焊接工藝相比，點焊焊接工藝的外觀更加美觀、焊接變形系數更小、結構尺寸易于把控。此外，熔化極非惰性氣體保護焊接工藝，具有電弧更加穩定，熔滴在過渡時均勻穩定，焊接成形之后更加均勻美觀，焊接效率更高等技術特點。在鐵路客車車體焊接中整個焊接工藝，都在相應的軌道上進行，經過長期車輛實際運行的實踐證明，采用上述焊接工藝，可大幅度提升鐵路客車車體整體質量、運行的穩定性，更好的滿足鐵路客車車體對生產質量及使用性能的要求。

3、鐵路客車車體焊接質量控制措施

目前鐵路客車車體多為鋁合金材料，其焊接難度遠遠大于傳統鋼結構焊接難度，需要綜合考慮很多方面的內容，否則會影響焊接質量，為更好的控制鐵路客車車體焊接質量，在具體焊接中可從以下幾個方面同時入手：

3.1選擇合理的焊接次序

在鐵路客車車體焊接中，科學合理的焊接次序，既能提升焊接效率，也可以更好的控制焊接應力變形，保證鐵路客車車體焊接質量。尤其是那些收縮比較大的部件和殘余應力比較大的焊縫，更好注重焊接次序的有效性和科學性。比如：在進行工字梁焊接時，需要先預留出一段翼板一腹板角焊縫，要先對受力比較大的翼板對接焊接，再焊接腹板對接焊縫，最后焊接角焊縫，角焊縫需要焊滿[2]。大量實例和研究表明，此種合理的焊接次序，可促使翼板的對接焊縫提前受到壓應力，腹板對接焊縫則會受到拉應力，最后焊接角焊縫，可為腹板收縮變形充足的空間和時間，比較發生角變形問題。

3.2做好預熱處理

鋁合鐵路客車車體材料的特性決定了，在焊接時，材料的溫差越大，則焊接時形成的殘余應力也就越大，因此，通過預熱處理能夠有效減小溫差，更好的控制焊接應力。在結構焊接中，焊件是否需要預熱，和材料的化學性質密切相關，預熱的溫度、預熱的時間，需要按照結構的厚度、剛度等合理確定。比如：鋼板越厚，越需要預熱，這是因為結構的厚度越大，則散熱速度越快，需要通過預熱的方法來減緩冷卻速度，以保證焊接質量。此外，構件的剛度越大，越需要預熱，這是因為，剛度越大，則焊縫收縮受到的制約也就越大，應力越大，通過預熱的方法，可有效降低焊接應力[3]。

比如：在鐵路客車車體轉向架焊接中，可采用氧乙炔焰預熱的方法，在焊接之前進行預熱，預熱部位要集中再焊縫周圍，在焊縫背部進行預熱即可。此種預熱方法操作簡單，還能抑制焊接反變形。

3.3同步收縮法

在鐵路客車車體焊接中，焊縫的溫度比較高，而焊縫周圍金屬區域的溫度則比較低，焊縫在收縮中會受到冷金屬的限制，從而形成拉應力，影響焊接質量。采用同步收縮法，可避免冷金屬發生收縮，可消除部分或者是全部的焊接殘余應力，從而保證鐵路客車車體焊接質量。

結束語

綜上所述，本文采用理論結合實踐的方法，分析了鐵路客車車體焊接工藝及焊裝質量控制，分析結果表明，鐵路客車車體焊接難度比較大，選擇合適的焊接工藝，并做好焊接質量控制措施，可有效保障鐵路客車車體焊接質量，提升鐵路客車車體運行的穩定性和安全性，促使我國鐵路客車事業穩健發展。

參考文獻：

[1]邊超，鄭杜輝，于偉，等.當前汽車車身焊裝的工藝設計及工裝設計探析[J].內燃機與配件，2019，286（10）：101-102.

[2]程國利，程鵬，馬超.點焊技術在不銹鋼軌道客車生產中的應用[J].城市軌道交通研究，2019，22（2）：115-117.

[3]姜慶超，秦海洋，常凱兵.鐵路客車水箱漏水原因分析與建議[J].鐵道車輛，2019，57（5）：38-41.

作者簡介：

龔曉東，性別：男，籍貫：四川，出生年月：1981年9月，學歷：高中，職稱：電焊工技師，工作單位：中車成都機車車輛有限公司，研究方向：電焊操作方面