李海洪 万伟国 蔡继锋 李东洋 魏修生
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062
摘要：在社会现代化不断发展的背景下，生产和加工轨道车辆发展速度加快，在社会中的地位和作用也逐渐提升。人们对于轨道车辆有着越来越高的质量要求和安全性要求，这能够推动轨道车辆焊接结构工艺的进一步发展。基于此，本文主要分析轨道车辆焊接结构工艺现状，并分析焊接结构工艺的思路与方法。
关键词:轨道车辆；焊接结构；工艺性
制造轨道车辆时，产品结构设计是重要基础，也是产品源头。为保证车辆焊接结构的质量，需要产品结构工艺性良好，以提升产品效率和质量。在焊接工艺技术准备过程中，分析车辆焊接结构工艺性非常重要。分析焊接结构的工艺性，能够优化焊接结构，并高效使用工艺资源，以保证产品可以顺利生产，为实施轨道车辆焊接体系打下坚实基础。
一、轨道车辆焊接结构工艺现状
（一）碳钢车辆焊接结构工艺现状
目前在碳钢轨道车辆焊接过程中开始实现自动化和智能化，即为我国焊接技术开始应用焊接智能机器人，这可降低人工成本。当前普遍为以人工作为引导，在机器人上置装相应的执行器，由工作人员操作，对机器人编程，使其将规定动作完成好，以便获得预期效果。由此可以使机器人机械性持续操作，提升焊接工作效率。但是碳钢轨道车辆存在长、厚板材料焊缝技术较为落后的情况。焊接中需要面对多样的材料，在材料过长或过厚时，将会影响焊接产品质量。由于厚板焊缝会决定焊接产品质量，现阶段的众多技术下，普遍使用的焊接碳钢厚板方法为SAW焊接技术，但该技术容易产生材料废渣，很难清理。为实现良好清理状态，可使用SAW技术结合GMAW渲染技术，但该技术焊接T型厚板材料效率低。在焊接技术不断发展情况下，可有效保障焊接产品质量。焊接能够为人们提供较好质量的焊接产品，如果无法保障焊接产品质量，则技术终将被淘汰。
（二）不锈钢车辆焊接结构工艺现状
车体为不锈钢材质，其车顶、侧墙、底架骨架等部件焊接采用点焊方式，一节车厢通常会有7000~8000个焊点数。因为大多点焊技术需手动操作，使得生产不锈钢车体效率较低，并且不具备良好的工艺通用性，对不锈钢车体进行生产时需开展大量工艺试验，对接头力学性能进行测试，以此获得合理焊接工艺参数，确保有完美的点焊方式。除此之外，不锈钢车体无需涂装，这就要求其需要有良好表面质量。但当前使用电阻点焊，会在车体表面留下明显的焊点压痕，这会降低车体外观水平，该焊接方式也难以检测接头质量与强度，使得车体密封性变差，不适合应用在城轨车辆中，制约应用车辆的范围。
二、轨道车辆焊接结构工艺性分析的思路和方法
（一）轨道车辆焊接结构工艺性分析要点
1、焊接工艺设备与方法
在轨道车辆结构制造过程中，因为焊接周期性较长，从而其所使用的设备和新工艺是非常重要的环节，通常要提前启动。从而需掌握新工艺和新设备的应用策略，并根据具体要求在前期进行详细的结构分析。
2、焊缝质量等级要求
结合图纸确定企业认证等级，判断图纸中焊缝质量等级的正确性。
通常企业认证等级可通过EN15085-2来确定焊缝质量等级，同时需参考其附录A进一步划分轨道车辆部件和组成部分的认证级别类型。确定焊缝质量等级后，参考EN15085表4，判断是否要对图纸进行探伤工艺分析，主要指的是表面试验和体积试验，若需要审核，则开展探伤工艺分析[2]。
3、结构木材材质和厚度
分析并掌握图纸中应用金属材质牌号，了解金属拉伸强度和冲击韧性等性能参数，并掌握应用金属材质所需的板厚范围。通常资源准备会受到木材材质、厚度的影响。
4、焊接接头形式
根据相应标准判断结构焊接接头设计合理性。开展熔化焊时需全面考虑冷压成型部分焊接合理性、板厚不同对于焊接缝过渡形式合理性。电阻点焊主要考虑焊点到边缘距离和点焊间距。
5、填充材料和保护气体
掌握结构焊接时使用的工艺方法以及具体材质后，需要考虑填充材料类型可否达到图纸应用材质以及工艺方法进行焊接的要求。母材和焊材匹配需要考虑抗拉强度匹配以及化学元素匹配等情况。
（二）轨道车辆焊接结构工艺性分析方法
1、碳钢轨道车辆焊接结构工艺方法
制造生产轨道车辆时，碳钢材料得到了广泛应用，因此需改善焊接制造碳钢车体工艺技术，可从以下几方面进行：（1）手工电弧焊接以及焊接打底。焊接主要有3种常见手段，分别为手工电弧焊接、全自动焊接以及药芯焊丝半自动焊接。另外，手工电弧焊接的操作方式简单灵活、焊接门槛低，在轨道列车焊接中是重要焊接方式。另外焊接中需注重打底工作。打底为由底部至顶部进行点焊，将其作为基础，并实现打磨与抛光，抛光结束后打磨出斜口。在氢弧打底方面需要检测氢气，判断其中是否存在杂质，接着选择试板维护焊接时应用的板具，防止外界因素影响焊接过程，确保焊接质量。（2）底层焊接。该焊接方式可防止焊材被氧化。另外，底层焊接中，需根据由下到上顺序进行，焊接收尾时，可使用角磨机打磨焊接接口。焊接中需重视以下问题：焊接前需试焊，对内部氩气纯净程度进行检查；焊接中需注重外界环境对于焊接产生的影响，重视使用防风措施；焊接中易出现底部下陷或者是顶部内陷问题，从而需进行打磨。
2、不锈钢轨道车辆焊接结构工艺方法
针对不锈钢车体存在点焊结构，具有较差气密性和较低效率的问题，应该加以重视，认识到这是高速列车领域中应用不锈钢车体需要攻克的课题。而使用激光焊接方式可以有效克服该问题，由于激光焊接技术运用功率较高的集聚激光束为热源，通过偏光镜反射激光束，以产生较大能量，可获得良好焊缝效果。不锈钢车体应用激光焊接，与电阻点焊不同，该焊缝方式是运用点焊方法来使重叠构件间断连接。激光焊接方式能够确保车体结构密封性，由此改善不锈钢车体存在的结构系密性差等问题。相较于传统电阻电焊，激光电焊热变形区较窄，焊接速度较快，可提升生产效率，推动轨道车辆的结构焊接工艺发展。
结束语
现代焊接技术的主要特征为工艺过程简单、速度快、优质、节能、效率高等，这会促进许多焊接工艺技术出现，这有利于轨道车辆焊接结构工艺发展，将焊接效率和质量不断提高，可有效推动焊接轨道车辆技术的发展。
参考文献：
[1]于洋,吕安松,王尚典.轨道车辆车顶钢结构焊接工艺分析与优化[J].交通节能与环保,2019,15(6):28-31.
[2]郭继祥,李建锋,樊强, 等.轨道车辆焊接结构设计分析[J].焊接技术,2017,46(2):69-72.
[3]姜芳,高文文,刘海伟.轨道车辆大型焊接工装优化改进性研究[J].中国机械,2020,(13):35,37.