铁路客车车体焊接工艺及焊装质量控制

摘 要：本文针对铁路客车车体焊接工艺及焊装质量控制，采用理论结合实践的方法，先分析了铁路客车车体材料的特点，接着探讨了相应的焊接工艺，最后提出焊装质量控制措施。分析结果表明，焊接是铁路客车车体的主要工序，焊接的工艺是否合理，焊接质量是否达标，直接关系到铁路客车车体行驶的安全性和质量，值得高度重视。

关键词：铁路客车;车体焊接;焊接工艺;焊装质量

【引言】

在铁路事业飞速发展的背景下，铁路客车的提出了更高的要求，轻量、高速、安全、节能、舒适、使用寿命长是新时代铁路客车的核心标准，同时也是实现铁路客车高速化、高效化、轻量化关键。因此传统钢结构工程已经难以满足时代发展的需求，铝合金材料是一种比较新颖的材料，用铝合金材料制作的铁路客车车体，自重更小，强度也比较大，可减少铁路客车行驶中的牵引力和制动力，更好的降低能耗。但同时也对焊接工艺和焊装质量控制措施也提出了更高的要求，基于此，开展铁路客车车体焊接工艺及焊装质量控制的分析研究就显得尤为必要。

1、铁路客车车体材料的特点

目前铁路客车车体材料多为铝合金材料，以铝为基础，加入其他合金元素，如镁、锰、硅、铜等，材料质量轻，而且各种合金的材料可以得到充分发挥，既能实现车辆的轻量化，也提升使用寿命和抗腐蚀性。在铝合金表面可形成一层致密的氧化膜，其熔点可达到2050℃，而且钢的熔点只有1535℃，而且铝合金材料还具有很好的导热性、导电性。和早起钢结构铁路客车车体材料相比，铝合金材料具有容易氧化、线膨胀系数大、容易形成气孔、合金元素存在蒸发和烧损的特点，这就对焊接工艺提出了更高的要求。

2、铁路客车车体焊接工艺

就我国铁路客车车体制造发展历程而言，早期以碳素钢作为铁路客车车体材料，所选择的焊接诶工艺多为手工焊条电弧焊，或者是二氧化碳气体保护焊。随着科学技术和社会经济的发展，很多高新技术和设备被广泛应用到铁路客车车体焊接中，如激光焊接工艺、等离子焊接工艺、螺柱焊接工艺、机器人焊接工艺等，逐步取代了传统手工焊条电弧焊和二氧化碳气体保护焊。在这些新工艺的应用范围和所占比例存在一定的不同。比如：在铁路客车车体焊接中，需要用到的焊接技术包括：电焊工艺技术、缝焊工艺技术、熔化极非惰性气体保护焊、螺柱焊接工艺技术、激光焊接工艺技术等，而氧乙炔焰焊接技术工艺应用的比较少。

在铝合金铁路客车车体焊接中，用到的焊接工艺包括：在压焊方面，主要以电焊工艺技术为主，在铁路客车车体焊接全过程中的占比非常大，达到70%以上。同时在部分结构中焊接时会少量使用缝焊技术。在熔焊方面主要以MAG焊接工艺和TIG焊接工艺为主，同时采用螺柱焊和激光焊。此外，在铝合金铁路客车车体焊接中，若不考虑铝合金材料自身的特点、铁路客车车体的结构特点[1]。点焊焊接工工艺是非常重要的焊接工艺，具有无可替代的作用。而且和其他焊接工艺相比，点焊焊接工艺的外观更加美观、焊接变形系数更小、结构尺寸易于把控。此外，熔化极非惰性气体保护焊接工艺，具有电弧更加稳定，熔滴在过渡时均匀稳定，焊接成形之后更加均匀美观，焊接效率更高等技术特点。在铁路客车车体焊接中整个焊接工艺，都在相应的轨道上进行，经过长期车辆实际运行的实践证明，采用上述焊接工艺，可大幅度提升铁路客车车体整体质量、运行的稳定性，更好的满足铁路客车车体对生产质量及使用性能的要求。

3、铁路客车车体焊接质量控制措施

目前铁路客车车体多为铝合金材料，其焊接难度远远大于传统钢结构焊接难度，需要综合考虑很多方面的内容，否则会影响焊接质量，为更好的控制铁路客车车体焊接质量，在具体焊接中可从以下几个方面同时入手：

3.1选择合理的焊接次序

在铁路客车车体焊接中，科学合理的焊接次序，既能提升焊接效率，也可以更好的控制焊接应力变形，保证铁路客车车体焊接质量。尤其是那些收缩比较大的部件和残余应力比较大的焊缝，更好注重焊接次序的有效性和科学性。比如：在进行工字梁焊接时，需要先预留出一段翼板一腹板角焊缝，要先对受力比较大的翼板对接焊接，再焊接腹板对接焊缝，最后焊接角焊缝，角焊缝需要焊满[2]。大量实例和研究表明，此种合理的焊接次序，可促使翼板的对接焊缝提前受到压应力，腹板对接焊缝则会受到拉应力，最后焊接角焊缝，可为腹板收缩变形充足的空间和时间，比较发生角变形问题。

3.2做好预热处理

铝合铁路客车车体材料的特性决定了，在焊接时，材料的温差越大，则焊接时形成的残余应力也就越大，因此，通过预热处理能够有效减小温差，更好的控制焊接应力。在结构焊接中，焊件是否需要预热，和材料的化学性质密切相关，预热的温度、预热的时间，需要按照结构的厚度、刚度等合理确定。比如：钢板越厚，越需要預热，这是因为结构的厚度越大，则散热速度越快，需要通过预热的方法来减缓冷却速度，以保证焊接质量。此外，构件的刚度越大，越需要预热，这是因为，刚度越大，则焊缝收缩受到的制约也就越大，应力越大，通过预热的方法，可有效降低焊接应力[3]。

比如：在铁路客车车体转向架焊接中，可采用氧乙炔焰预热的方法，在焊接之前进行预热，预热部位要集中再焊缝周围，在焊缝背部进行预热即可。此种预热方法操作简单，还能抑制焊接反变形。

3.3同步收缩法

在铁路客车车体焊接中，焊缝的温度比较高，而焊缝周围金属区域的温度则比较低，焊缝在收缩中会受到冷金属的限制，从而形成拉应力，影响焊接质量。采用同步收缩法，可避免冷金属发生收缩，可消除部分或者是全部的焊接残余应力，从而保证铁路客车车体焊接质量。

结束语

综上所述，本文采用理论结合实践的方法，分析了铁路客车车体焊接工艺及焊装质量控制，分析结果表明，铁路客车车体焊接难度比较大，选择合适的焊接工艺，并做好焊接质量控制措施，可有效保障铁路客车车体焊接质量，提升铁路客车车体运行的稳定性和安全性，促使我国铁路客车事业稳健发展。

参考文献：

[1]边超，郑杜辉，于伟，等.当前汽车车身焊装的工艺设计及工装设计探析[J].内燃机与配件，2019，286（10）：101-102.

[2]程国利，程鹏，马超.点焊技术在不锈钢轨道客车生产中的应用[J].城市轨道交通研究，2019，22（2）：115-117.

[3]姜庆超，秦海洋，常凯兵.铁路客车水箱漏水原因分析与建议[J].铁道车辆，2019，57（5）：38-41.

作者简介：

龚晓东，性别：男，籍贯：四川，出生年月：1981年9月，学历：高中，职称：电焊工技师，工作单位：中车成都机车车辆有限公司，研究方向：电焊操作方面