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激光在轨道交通行业中的应用 系列之车辆激光焊接工艺

来源:激光制造网

  发布:rongpuiwing

关键词:激光焊接,轨道交通

2018-11-12

       “如果你乘坐北京地铁14号线列车,你会发现,它和你以往见过的地铁列车都不一样。” “14号线地铁车身光滑洁净,如镜面一样,能够映出影子。而且它也没有经过任何修饰,是百分之百的‘素颜’地铁。”

 

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        正是因为采用了激光焊接技术,才研制出这种国内领先的不锈钢激光焊车体。与传统焊接方式的车体相比,激光焊接不锈钢车体强度高、密封性好、焊接变形小、焊后外观更美观。车体无需喷涂料,便可直接投入使用,不仅节省了喷涂的费用,也更加环保。

激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用,包括焊接、切割、关键零部件表面改性、打标、快速成型、打孔及微细加工等。现阶段激光技术在轨道车辆制造领域主要应用于板材及型材下料、关键部件焊接、自动生产线物料运输和标识移植等场所。

 

        随着我国经济快速发展和人民生活水平显著提高,轨道交通进入了高速发展的快车道。目前轨道车辆制造行业中,激光加工制造技术备受瞩目,激光加工技术是轨道车辆制造行业中近些年最重要的制造技术方法,对轨道车辆制造工艺水平的提升起着极大的推动作用。面对轻量化与高速化的趋势,激光加工也持续为其提出新方向、新课题。

   

        激光加工技术是轨道制造行业中近些年最重要的制造技术方法,对轨道制造工艺水平的提升起着极大的推动作用。而中国高铁的飞速发展,也为激光加工提供了巨大的潜在应用市场,激光焊接等技术的应用也将轨道车辆制造技术推向了新时代。

 

       通过拜访专家、走访企业,我们收集了大量关于激光在轨道交通行业中的应用方面的的资料,近期将分几个部分---为读者呈现,今天我们就谈谈车辆激光焊接工艺。

 

       车辆转向架以及车体是轨道车辆上的关键构成,材质也经历了普通合金钢、不锈钢、铝合金型材几个阶段。目前在轨道车辆制造中,逐步引入了激光焊接等新的加工工艺。车体多采用不锈钢车体,以前采用MIG焊接技术焊后由于焊接热影响及变形等原因需对车体进行涂装作业,以改善其外观。

 

 

1、激光拼焊

 

        激光拼焊是轨道车辆中最被看好的技术之一,属于无接触焊接,可将不同钢种、厚度、表面处理的钢板焊接成一个整体,区别于电阻滚压缝焊,通过自由组合,使得构件变轻,零件变少,不仅提高可靠性,为宽体车制造奠定基础,同时也改善了焊接质量,提高了钢材收得率,并降低了生产成本。

 

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(不锈钢车体激光焊接) 

 

2、激光组焊 

        激光组焊在城市轨道车辆车身制造中举足轻重,通过双件组焊、多件组焊,将已切割成形的各类车身构件,焊接成白车身分总成,进而总装成整车车身。激光组焊因其焊接强度高,可明显改善车身强度、刚度及密闭性。焊接同时结合面小、变形小、焊接速度快、可焊材料范围广,适合于柔性化生产,投资效益好。但激光组焊技术也有明显的缺点,如对夹具、被焊件、监测精度等要求严格,焊接后检测评价和返修困难,一次性投入大等。

        目前不锈钢车体研制中采用电阻点焊和激光焊接技术改善外观。通过大量的工作试件的制作与分析不仅获得了1-6mm不锈钢接头焊接的技术规范(例如坡口准备、焊接电流、焊接电压、焊接速度、保护气体成分及流量等),检验了焊接接头的抗拉强度、屈服强度、硬度、疲劳曲线等技术指标而且完成不锈钢车体端墙激光焊接样件的制作与评定。

 

3、激光一电弧复合焊

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(激光+电弧复合热源焊接示意图)

 

        1)不锈钢车体制造。轨道车辆车体通常选用不锈钢车体,由于电弧焊接后热影响及变形等较严重,因此为改善外观,过去常常进行涂装作业,而现在则选用激光或电阻焊进行作业。通过长期加工技术应用的实践、积累及分析,不锈钢接头焊接技术规范、疲劳曲线、硬度、抗拉强度、屈服强度、等技术指标相继被取得或检验,车体激光焊接样件的制评亦完成。

 

        2)车辆转向架制造。轨道车辆转向架通常选用日本进口或国产的中厚合金钢板材,同时多选用熔化极气体保护焊。用于长直缝焊接的机械人手臂,已被各厂商所引进,来改善焊接稳定性;而开具有不同规格的坡口,通常留较小钝边,以确保熔透。激光一电弧复合焊优化焊接效率,显示了激光和电弧的特点;同时减少了设备和人员投入,降低了焊接成本,并且可选较大钝边。

 

        3)近些年轨道车辆的制造逐渐朝着轻量化方向不断发展,以应对当前越来越严重的资源危机和环境危机。因此铝合金等材料在轨道车辆制造中的应用开始越来越广泛并逐渐有了替代钢材料的趋势。而对于铝合金等轻质材料来讲传统的高温焊接易使其出现变形情况不易控制焊接质量。而激光-MIG复合焊则可以很好的解决这一问题。不但焊接速度快、效率高且可以低热输入还具有电弧焊接良好的桥联性和填充金属熔敷效率高的特性。近年来铝合金激光-电弧复合热源焊接的研究异常活跃,并开始走向工业应用。目前的研发的任务是完成车体端墙、端部侧墙等样件的试制,完成生产线改造及小批量产品试制。案例是5kw的CO2激光器,电弧功率1kw。利用激光-旁轴MIG电弧复合热源焊接5083、600A5、6N01、7N01等铝合金,一定程度上解决了单激光束焊接铝合金时的反射率高、焊接熔深浅的问题。