安卡拉地铁不锈钢车体焊接工艺分析

作者:焦锐 刊名:科技创新与应用 上传者:宋国新

【摘要】文章在分析安卡拉地铁不锈钢车体结构基础上,介绍了安卡拉地铁不锈钢车体焊接工艺,分析了不锈钢车体的典型焊接工艺技术。

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引言城轨车辆不锈钢车体相对碳钢车体有着车体强度高、重量轻、耐腐蚀、耐高温等特点,更有免涂装、防火性强、全寿命维护成本低等优势。近年来和铝合金车体一样,在国内备受客户的青睐。南车株机公司自2009年开始研制城轨车辆不锈钢车体,在2011年完成了B型不锈钢车体的研制,积累了一定的车体结构设计及制造工艺技术经验。2012年,公司中标土耳其安卡拉地铁车辆增购项目后,随即进行A型不锈钢车辆的设计及批量生产制造。本文就安卡拉地铁不锈钢车体制造过程中的焊接技术进行分析。1不锈钢车体结构安卡拉地铁车辆采用A型不锈钢车体结构,车体以薄壁筒型和板梁焊接结构为主体,鼓型断面,整车长22m,宽3.1m,头车车体主要部件采用不锈钢车体专用材料SUS301L及SUS304不锈钢、Q345E碳钢,不锈钢板厚在0.85mm范围内。车体由底架、顶盖、左右侧墙、后端墙、司机室骨架6大模块组成。组成车体的各模块间主要采用点焊、熔焊连接。2不锈钢车体焊接工艺选择不锈钢车体大量采用SUS301L薄板,不锈钢高的电阻率、大的膨胀系数和低的热导率决定不锈钢焊接时,若焊接线能量过大,会出现难以控制的焊接变形,产生很大的焊接残余应力,焊后金相组织发生改变,形成晶间腐蚀,造成强度减弱。SUS301L不锈钢材料特殊的热物理和焊接特性,决定了不锈钢车体部件的连接应尽量减少弧焊焊缝,而应采用电阻点焊工艺,采用电阻点焊可以减少这些焊接缺陷的产生。大量采用电阻点焊焊缝连接能够提高车体外观。如,侧墙蒙皮采用单面电阻点焊焊接工艺,能够保证侧墙外表面焊点压痕较浅,焊点外观较圆,焊点烧痕较少。焊接工艺的选择也要有利于车体的防水密封性。如:波纹顶板采用缝焊工艺,能够保证顶盖上部的水密性;为了保证不锈钢车体顶盖波纹顶板与侧顶板连接后的水密性,采用电阻点焊密点之后打胶。一些无法实现电阻点焊连接的结构,采用熔焊焊焊接工艺。熔焊焊接工艺参数可以根据焊缝的作用进行调整,如果焊缝起到结构连接作用,则必须优先考虑焊缝熔合质量。如焊缝以密封作用为主,则焊接时可以选择小规范、加快焊接速度,使热输入量减少,从而减少焊接变形。如,为了保证车体水密性及减少弧焊焊接变形,探索新的焊接工艺,进行CMT焊接(冷金属过渡焊)工艺验证。3电阻点焊工艺电阻点焊焊缝的质量与电阻焊设备的电源以及焊接工艺参数的选择关系很大,电阻点焊工艺参数主要有焊接电流、焊接时间、电极压力以及电极端面形状和尺寸。由于不锈钢热敏感性强及线膨胀系数大的物理特性,在进行点焊时候通常采用硬规范,即采用较短的焊接时间、强有力的内部和外部水冷却,并且要准确地控制加热时间、焊接时间及焊接电流,以防热影响区晶粒长大和出现晶间腐蚀现象。表1典型点焊接头焊接参数及宏观断面在实际生产中SUS301L不锈钢板厚板往往容易在焊核中间产生缩孔,并且难以完全避免。如下表2。解决缩孔的发生主要靠提高电极压力,特别是熔核形成、焊接区快速冷却时的锻压力来实现。不锈钢点焊在点焊厚板时出现的缩孔一般是由于点焊过程中压力不足或者熔核凝固过程中跟随压力不够(凝固过程中体积缩小)造成的。实际试验发现如果提高电极压力,则可能会使试片表面产生较大的凹坑或者飞溅。为了既能得到满意的焊缝内部质量又保证焊点外观,通常如果产品不是表面件,可以尝试加大点焊压力,牺牲点焊表面质量的方法来解决。如果提高压力不能解决缩孔的问题,按照EN15085-3标准中附表F.2中第14条中说明,只要缩孔的直径小于焊核直径的1/2就是合格的,但强度必须满足标准要求。4MAG焊焊接工艺不锈钢车体底架、顶盖大量采用MAG焊接工艺,主要起连接及密封作用。使用

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