焊接技术在铁路机车车辆工业中的应用探究

焊接技术在铁路机车车辆工业中的应用探究

于雪莱

中国中车集团大连机车车辆有限公司

摘要：随着我国社会经济的飞速增长，交通运输的重要性在我国也日益凸显出来，其中铁路运输是当前我国主要运输方式之一，其对于我国社会经济的增长有着积极的促进作用。而在铁路运输过程当中，铁路车辆的焊接技术对于我国铁路运输产品的质量以及可靠性等方面的内容有着决定性的影响。有鉴于此，对当前我国铁路车辆焊接技术的现状进行研究分析，并在此基础之上浅谈铁路车辆焊接技术的未来发展方向，期望能够借此有效促进我国铁路行业的进一步发展发展。

关键词：铁路车辆；焊接技术；现状；发展方向

在科技日新月异的今天，国际市场对于铁路运输提出了新的要求标准，要求铁路运输车辆要具备更强的环保性、快捷性和舒适性，有效改善铁路车辆乘客称作的舒适度。现如今我国也据此对铁路运输车辆进行积极的改进并取得了良好的成果，现如今我国铁路车辆已经位于世界前列，成为我国一项主要出口产品。当前我国铁路运输依然坚持不懈的结合用户的要求标准，对铁路车辆及进行不断的改革创新。

1.机车车辆工业焊接的主要用料

目前，在机车车辆上所采用的主要是碳素结构钢、低合金结构钢（包括耐候钢）等具有良好的焊接性能的材料，一些零部件采用铸钢或锻钢制造，其材质本身有较好的焊接性能，但因构件结构复杂，在焊接过程中有些需要采用适当的辅助工艺手段。铝合金型材由于其质量轻，能减轻运输设备的自重，在客车及一些特种车辆的制造中应用范围逐渐扩大。铝合金、不锈钢及各种复合材料随着先进焊接技术的运用，将在机车车辆工业生产中发挥更大的作用。

2.车辆焊接技术检查流程

断裂位置位于钢板与U形板连接的焊缝处，支架无明显磕碰痕迹。钢板与U形板之间的断口形根据棱线的形貌可知裂纹源于焊缝根部，同时可见部分断口已经磨损，说明此处裂纹产生比较早，断口处有断裂塑性变形的痕迹。测量此处焊缝尺寸，由于钢板厚度为4mm，所示位置宽度为5mm，计算可近似得出此处焊缝Z值为1mm。钢板与U形板的U形底部焊缝处沿钢板横向断裂的断口形貌如图1所示，可见明显的贝壳线，为典型的疲劳断口。裂纹起始位置位于焊缝的根部。

图1沿钢板横向断裂的断口形貌

3.铁路车辆焊接技术现状

3.1焊接技术

一般用于铁路车辆的铝合金制车体的加工工作之中，现如今我国铝合金制车体铁路车辆之中主要采用的是车体长度方向大型铝合金型材构成，ＦＳＷ焊接技术在该铁路车辆志宏主要是应用在型材之间长度方向接合工作之中。在当前我国环保理念的影响之下，我国铁路车辆之中无涂装的铝合金制车体的数量逐渐增加。而ＦＳＷ焊接技术由于其变形量小以及与木材之间不需要异种填充金属进行结合，因此其结合部位非常不明显，更加美观，因此ＦＳＷ焊接技术受到了市场的欢迎，得到了广泛的应用。

3.2激光焊接技术

可以有效控制大街界面的容身，因此通过采用该技术可以实现让激光照射一侧的内面的外观就和材料表面精加工过后一样，有效提高了铁路不锈钢材质车辆的外观质量。除此之外，激光焊接技术还具备着高效率、高质量以及可以有效提高气密性、水密性等多方面的优点，因此受到了市场的广泛欢迎。

3.3激光、电弧混合焊接技术

随着我国铁路行业的不断发展，我国铁路车辆车体的制造材料也随之不断变化，当前我国主流铁路车辆车体制造材料为大型铝合金型材。而在对该类型的铁路车辆车体进行焊接工作的过程当中，激光、电弧混合焊接方法要比ＭＩＧ焊接方法要更好一些。在一般情况下，在ＭＩＧ焊接的焊炬之前防止激光束，和打在了定位传感器的机器人一起组成符合焊接系统。通过该方法进行焊接不仅能够有效提高焊接工作的效率，同时还能够有效防止出现焊接变形、提高溶深深度以及扩大对溶接坡口形状的宽裕度，因此在市场受到了用户的欢迎。

3.4铁路工业涉及的焊接方法

焊条电弧焊曾广泛应用于机车车辆工厂的制造与修理部门。随着CO2气体保护焊、混合气体保护焊、埋弧焊、焊接机械手等新技术、新工艺的推广，焊条电弧焊在铁路机车车辆工厂的使用逐年下降，其焊缝长度比例在机车车辆制造业目前大约仅占5%左右。在机车车辆修理业用得还比较多，其焊缝总长度大约占30%~50%。此比例还将逐年下降，集中检修.的配件多采用了CO2气体保护焊与埋弧焊等焊接方法。如对铁路货车上、下心盘检修，采用CO2气体保护焊技术进行堆焊、车钩钩舌的检修采用埋弧焊技术堆焊。各工厂对检修机车车辆中的新制配件，已普遍采用了CO2气体保护焊技术。ingH使用焊条电弧煒的典型设备有-500、KRff500等。使用的焊条有E4303，E4303-G，E5016，E5016-G等，焊条直径2.5~5mm。

4.铁路车辆的焊接技术发展前景

4.1异种材料接合技术

随着当前我国铁路运输行业的飞速发展，我国以轻量化为目的开发的铝合金制铁路车辆现如今收到了世界各国的广泛欢迎。此外，通过结合客户的要求，可以满足以下关于铁路车辆性能方面的要求标准：当铁路车辆发生碰撞事故的时候，车辆要具备３０００ＫＮ以上的车端压缩强度性能，当铁路隧道之中发生火灾的情况时，铁路车辆要具备能够长时间耐火的性能。在一般情况之下，面对客户提出的种种要求，铝合金材料的铁路车辆是无法有效满足的，即使能够满足制造成本也过高。有鉴于此，就可以采用具备压缩强度性能和良好耐火性能的碳钢、不锈钢，如果想要达到轻量化的目的，则采用铝合金材料。而在不远的将来，异种材料建设的铁路车辆可能会通过使用铆接、ＦＳＷ以及激光焊接技术来进行接合。

4.2新材料接合技术

现如今，碳纤维增强塑料已经开始在航空飞机之中开始得到应用，而在铁路车辆之中，这一材料也开始投入使用了，相信在不就得将来，这种材料将会在铁路车辆之中得到广泛应用。如果应用碳纤维增强塑料制造铁路车辆的话，就必须要采用碳纤维增强塑料结合技术，但是现如今我国铁路车辆生产单位普遍不具备碳纤维增强塑料结合技术，因此铁路车辆生产单位必须要从最基础的技术开始进行该技术的积累。

4.3焊接自动化技术

随着科学技术的日新月异，西方国家由于人口普遍比较少，在这样的时代背景之下，生产装置自动化开始在西方国家普及起来。在西方国家各家公司的共同协作之下，存在于生产装置自动化之中种种问题都得到了有效解决。比如说机器人出现初期的是侥幸较差、数据记忆容量不足、反复动作的精度比较低以及活动范围非常有限等等。

现如今市场主流的铁路车辆焊接技术都可以通过机器人进行应用，但是许多焊接作业需要焊接技能水平较高的焊工才能够进行，因此要像有效对机器人进行有效完善就必须要解决以下三个方面的问题。首先第一点就是提高定位性能，这主要是因为机器人身上的焊接定位传感器存在着不能适应高速焊接作业的问题；第二点就是提高示教性能；第三点就是提高机器人与操作工作人员之间的协作性。在机器人的可移动范围之内工作人员无法接近，这在一定程度上影响了机器人工作的精确性，随着临近传感器技术的发展，其能够高精度检测人体接近的范围，因此通过该传感器可以实现机器人和工作人员共同作业的目的。

结语

随着提高质量和效率的焊接机械化和自动化水平的不断提高，焊接机械手、机器人工作站等的推广应用，焊接工艺及焊接装备的现代化，必将推进我国铁路机车车辆制造业的现代化进程，也必将提升我国铁路机车车辆工厂与国际铁路供应商竞争的实力。铁路“提速、重载”和发展城际快速列车，实现跨越式发展，坚定不移地实施“科教兴路”将是铁路部门的长期战略。

参考文献

［1］王滨盐．铁路车辆的焊接技术现状与前景［Ｊ］．国外机车车辆工艺，２０１８，（０１）：１－５．

［2］吕晓鹏，李文强，孙召进．地铁车辆车体侧墙隔声性能试验研究［Ｊ］．现代商贸工业，２０１７，（０２）.