轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究
城轨车辆铝合金车体焊接工艺
浅析城轨车辆铝合金车体焊接工艺
摘要:城轨车辆的车体是由铝合金材质焊接而成,本文对城轨车辆铝合金车体的焊接工艺、工装进行分析,探讨了铝合金车体焊接工艺的发展趋势。
关键词:城轨车辆;焊接;铝合金;分析
为了保证城轨车辆的高速行驶,城轨车辆采用的是轻量化的设计,车身采用铝合金的结构,降低整辆车的重量,减少了对轮轨的冲击。但是铝合金的膨胀系数是钢的2倍,凝固的时候体积收缩也很大,因此,在焊接的过程中很容易变形。特别是对于薄壁型的铝合金材质,不光焊接变形量大,而且在焊接的时候还会产生气孔、裂纹等现象,因此要提高铝合金的焊接工艺水平,尽量减少焊接过程中出现的问题,提高车体焊接的质量,就需要用专用的工装来保证车体焊接成型后的尺寸,为制造出高质量的城轨车辆奠定基础。
1 城轨车辆铝合金车体焊接的特点
1.1 焊接方法和速度的选择
铝合金的焊接方法有多种,包括惰性气体的保护焊(mig)、钨极惰性气体的保护焊(tig)两种焊接方法。在焊接的时候,对于较厚夹板的焊接,为了能够保证焊接的质量要使焊缝从分均匀地融合,而且使焊缝中的气体顺畅溢出,采用较慢的环节速度和较大的电流配合焊接;对于较薄板的焊接,为了避免焊缝太热,在焊接的过程中要采用较快的焊接速度和较小的电流配合,从而确保焊接的质量,尽量避免气孔的形成[1]。
1.2 气孔的形成
铝合金表面氧化膜有很强的吸水性,当环境湿度很大时,吸收了很多水的氧化膜在电弧的作用下水分解出氢,而氢气在熔池中没有时间排除就形成了气孔[2]。
2 铝合金车体的焊接工艺
2.1 铝合金车体的焊接工艺流程
地铁铝合金车体焊接工艺
地铁铝合金车体焊接工艺
从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。
上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。针对这些特点采取了相应的改进措施。
1 铝合金车体焊接概述
上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。母材和焊丝的主要化学成分见表2。
表1 铝合金车体MIG焊焊接材料
表2 母材和焊丝的主要化学成分%
不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分
2 生产储存环境和辅助材料使用的要求
2. 1 生产储存温度湿度的要求
铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 %以下。
应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。
2. 2 焊丝及送气软管的使用要求
对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。
2. 3 工装的选用
铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。工装液压系统的压力最好控制在9~9. 5 MPa 。
铝合金车体组焊工艺研究
程度 较高 。 6 0 0 5 A- T 6 铝合 金具有 良好 的挤 压成 形性 , 多用 于型材 结 构 7 o 2 o  ̄
底 架是车 体的 关键部件 ( 如 图3 ) , 包含铝 地板 、 底架 边粱 、 位牵 引梁 、 Ⅱ位 牵 引梁 、 端梁 、 枕梁 、 吸能结 构。 将 位枕梁 落在 底架正 装组 焊胎上 , 保 证其 不会移 动 位置 。 后 用 吊车将 位牵 引梁 落在底 架正 装组 焊胎上 , 保证 位牵 引梁 纵 向中心 与 枕梁 中心 对齐 , 高 度调 整杆进 行调 整 , 使 位牵 引梁上 平面 与枕 梁上 平面在 同一
接, 然后再反 面焊 接的顺 序 。 为了保证 各种 单片侧 墙的 尺寸和 门立柱 不倾斜 , 设 计了滑 道组合 式工 装 。 根 据不 同分块侧 墙 的尺寸 , 调整 滑道上 的定位 块位置 , 然 后将 墙板 和立 柱镶 嵌入 , 夹 紧后 即可施 焊 。
4 . 3 底架 组焊 工艺
1前 育
顶棚 主要 由左 右侧 顶边 梁组成 和 中顶板 组成 、 空调 机平 台 、 受 电 弓平 台构 成。 顶棚 组对 首先通 过 正装组 焊 , 然后 反装 焊接 , 最 后再 焊反 面和 正面 小件 。 首 先在正 装组 焊胎上 将左 右侧顶 边梁 的宽度 方 向定位尺 寸放量 ( + 2 , + 4 ) , 以抵 消 焊后收 缩量 其次 是装配 空调机 平台 时要保证 使空调机 中心 线与侧 顶边梁 预 留 空调机 中心线 重合 , 空调 机纵 向 中 1 2 , 线 与胎 位纵 向中心 线重 合 。
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析
工 业 技 术
B型铝 合 金地铁 车辆 的车 体制 造 技 术分析
王 洪 Fra Baidu bibliotek
( 成都长客新筑轨道交通装备有限公 司, 四川 成都 6 1 1 4 3 0 )
摘 要: 目前 , 地 铁 车辆 被 划 分 为三 种 类型 , 即 MB / C型地 铁 如 果按 照地 铁 车辆 制造 材 质 来分 类 的话 , 城 市轨道 地 铁 车 厢 车体 叉 可 分 为 不锈 钢和 铝 合金 两种 ,文章 主要 介绍 B型地 铁 铝合 金 车 体 的制 造 工 艺 , 着重 探 讨 分析 B型 铝 合金 地 铁 车 厢侧 墙 的 结构 及
其 焊接 工 艺 . 关 键词 : 铝合金 ; 地铁 ; 焊接 工 艺
1 B型销 合 金 地铁 车 厢侧 墙 结 构制 造 墙 组 成 装 配 与焊 接 ; 第九步 , 焊缝检测处理 ; 第十步 , 模 块 化侧 墙 正 1 . 1 B型 铝 合金 地 铁 车辆 车厢侧 墙 结 构 装 焊接 与 检测 ; 最后 是 附 件焊 接 、 检 测调 修 、 交验。 2 B型铝 合金 地 铁 车辆 侧 墙 焊接 T 艺探 究 B 铝合金地铁乍辆车体侧墙的设计 与构造 , 最常用的方式就 是 焊接 的方 式 。 如图 l 和图 2 所示。 B型 铝 合金 地 铁 车 辆 , 即侧 墙 板 型 材 采用 铝 合 金 巾 空 挤 压 型 材 组成 。在 对侧 墙 板进 行 组 装 焊接 操 作 的 过程 中 , 一 般 采 用 最 多 的 是 机 械手 自动焊 接 技 术 , 该焊 接 方 法焊 缝 成 形 比较 好 , 质量 有 保 证 。 最 主 要 的是 焊接 的效 率 比较 高 。关 于这 一 点 , 从图 l 和 冈 2中 也 可 以 看 到 。对 此 , 笔 者 以为 , 等 到 车辆 车 体 侧墙 板 组 装 焊接 完成 之 后 , 可 以通过机械加 的方法来做进一步的处理 ,即将车体侧墙板分切 , 分切 成 多 个 不 同尺 寸 的小 的 车体 侧 墙 板 。 为 了提 高 其效 率 , 建 议将 整个 侧 墙 板 的所 有模 块 集 中起 来 。 首 先 是对 侧墙 板 自动 焊接 ,此 次 选 用 的侧 墙 板 为铝 合 金 型 材 。 综 合 考 虑 到 了铝 合 金 的线膨 胀 系数 为 钢 的 3倍 , 且凝 同 的 时候 的体 积收缩率为 6 . 5 %左右。正 因如此 , 这种情况下很容易} H 现不利的一 面, 例 如在 组装 焊 接 的过 程 中 , 可 能会 变 形 。 假 若 变形 幅 度 超 出 可控 范同, 将 会 直接 使 陔 部件 报 废 。 对此 , 在 铝 合金 地 铁 车厢 _ 乍体侧 墙 的 制造组装中, 质 量 控 制一 直 非常 关 键 , 即 控制 焊 接 变形 。 在 该生 产 制 造 环 节 的质 量 控制 上 , 以南 京 、 杭 州等 地 的 B型铝 合 金 地铁 为 例 根 据空气动力学要求 , 该型材的侧墙板外轮廓设计主要采取 的是从上 往下 圆 弧状 结 构 , 如此 一 来 , 地 铁 列 车在 运 行 的 时候 , 空气 阻 力会 减 图 l地 铁 车 厢 整车 侧墙 结构 图 少 。所 以 , 在焊 接 变 形 控 制上 , 建 议 在 焊 前 预 留 一定 的 焊 接 反 变 形 量, 以此 来 实现 对 侧墙 板 焊 接变 形 的控 制 。 其次 是 对 侧墙 模 块 的组 装 焊 接 , 以及 对侧 墙 附 件 的 焊接 。关 于 B型 铝 合 金 地 铁 车 辆 车 体 的 构 造 ,通 过 图 1 和 罔 2以 及前 文 的 介 绍, 基 本 大致 了解 。总 之 , B型 铝 合金 地 铁 车厢 侧墙 由机 加 工后 的侧 墙 板 与铝 合 金 型材 的左 右 门立 柱 组 焊 而成 。在这 一 环 节 , 问题 是 比 较 多 的 。例 如 , 在组 焊 的 过 程 中很 容 易 出现 错 边 或 者 未焊 透 的 技 术 缺陷。仔细分析与技术性检测后发现 , 这 主要是由于铝合金热导率 大、 比热 容大 的 原 因 。此 外 , 电 弧 电压 、 焊 接 速 度 等 工 艺参 数 也 会 对 其 造 成影 响 。 基 于此 , 结 合 着南 京 、 杭 州 等地 B型铝 合 金地 铁 车 体 的 生产制造实际来看 . 可 切 实 做 好 以下 四点 : 点 固焊 接 前 在 待焊 位 置 处 放 置一 个 2 a r m 的不 锈 钢 板 ;适 肖增 大 焊 接 的 功率 ,调 整 电 弧 电 压; 合 理控 制组 焊 的 速 度 , 可 以将 其 严 格 控 制 在 9 5 e m / m i n以内 ; 焊 前对钝 边 、 错 边 量严 密 检查 。 最 后 是对 侧 墙 附 件的 焊接 , 正 如上 述 所 言, 铝 合金 熔 点 低 、 热导 率 大 。 在这 种 情形 下 , 在 附 件焊 接 的 过程 中 , 图 2 地 铁 车厢 分块侧 墙 结 构 图 热 量 就需 要 集 中起 来 , 增 大 电源 功 率 。 然 而 问题 就 出现 了 , 焊 接 熔 池 在罔 1 和 图 2中 , 可以看到, 地 铁 车辆 车体 侧 墙 的设 计 , 有 左 右 温 度 场 的 变 化会 越 来 越 大 ,相 应 的焊 缝 成 形 控 制 也 就 变 得 非 常 困 综 合考 虑 各方 影 响 因素 , 分 析 原 因后 建议 , 在焊 接 时 采用 合 理 的 两个门立柱 , 并和侧墙板一同组成了车体的侧墙 。 此外 , 还可以清楚 难 。 严 格控 制 角焊 缝 焊前 间 隙 , 控 制在 1 m m以 内 。 的看 到 , 车辆 车体 的侧 墙 结 构上 , 均设 有 四个 侧 门 , 每一 个 侧 墙 模 块 焊 接丁 艺 参 数 , 上 又有 一个 窗 口。此 外 , 为 了避 免 门角 、 窗 角 应 力集 中 , 在设 计 的 时 3 结 束语 地铁车辆采用的是大断面 、 高强度 、 轻量化铝合金 型材整 体焊 候一般都是采用圆弧过渡形式 , 并使用机械加工 的方法来实现 。从 关 于它的优点 , 相信很多人都比较熟 知, 发车密度高 、 承载 图l 巾 还 可 以 清 楚 的看 到 , 侧 墙 是模 块 化 结 构 , 侧 墙 与 车 顶 在组 装 接制造 , 编组 灵活 。 从 社会 、 经济 、 环保 等 多 角 度来 看 , 城 市轨 道 公 共 交 的过 程 中 . 将 ¨角 连 接 其 中 。罔 l 中, 无论 是左 门立 柱 还 是 右 门 立 力强 、 通 必将 成 为 今后 铁 路建 设 的 主要 选 型 目标 。 正 是介 于 城市 轨 道 地铁 柱, 均 为 型 材弯 曲结 构 。 的这种重要型, 必须要对其技术结构 、 制造工艺与方法高要求 、 高标 1 . 2 B型 铝 合金 地铁 车厢 侧墙 制 造 _ T 艺 结 合着 上述 图的结 构 图 来 看 , 侧 墙模 块 与 底 架 、 车顶 、 端 墙 等 各 准 , 这 也是 本 文研 究 的 切入 点 , 分 析 B型 地铁 车 厢 侧墙 结 构 特 点 , 针 提} f . 更 加 有 效 的质 量保 证 措 施 。 车 体 部件 连 成组 装 起 来 。 笔者 以 为 , 在 该 制 造设 计 环 节 , 最为 关 键 的 对其 技 术 方 法工 艺 , 参考 文 献 点 是模 块 化侧 墙 的 质量 。具体 来 说 , 在 侧 墒 结 构设 计 制 造 与 后 期 李东风, 葛怀普, 等. 全 焊接 铝 合 金 B型 地 铁 车体 焊 接 变 组 装 的过 程 中 . 模块 化 侧墙 的制 造 质 量在 很 大 程 度 上直 接 关 系 到 车 … 岳 彩 昂 ,
轨道车辆用铝合金焊接性能的国内外标准研究
轨道车辆用铝合金焊接性能的国内外标
准研究
(中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛 266111)
摘要:轨道车辆运行安全很大程度上与车体的稳定性有关,而车体稳定性主要取决于各零部件间的焊接性能。焊接材料、焊接工艺以及焊接方式的选择对焊接接头质量影响较大。通过对比现行各主要焊接标准体系,发现在焊接材料、焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊接检验、焊接修复等方面存在不同程度的差异,从而提出我国焊接标准完善方向。
关键词:轨道车辆焊接性能焊接标准
1 前言
随着轨道交通装备制造业的迅速发展,速度不断提高的轨道车辆在制造方面对材料及其焊接技术的要求亦越来越高。相应地,对这些铝合金材料的焊接性能提出了更高的技术要求。目前高速动车组、城际动车组车体使用的材料主要有5083等Al-Mg系和6A01、6005、6082等Al-Mg-Si系铝合金板材和型材。
轨道车辆焊接包括多种不同的焊接方法,其中主要的焊接方法为熔化极气体保护焊(MIG/MAG)、非熔化极气体保护焊(TIG)、电阻点焊及螺柱焊等。近些年来,激光焊、等离子焊、搅拌摩擦焊等新型焊接工艺方法也在车体结构焊接中得到实际应用。目前,对轨道车辆用各类焊接材料、焊前准备、焊接工艺评定、焊接生产、焊接质量检验及其焊后修复等,欧洲、日本等国已建立了完善的焊接技术标准体系,我国在轨道车辆焊接技术标准的研究与制定方面也已做了大量工作,但仍需进一步地加强技术标准的系统化和体系化建设。
为此,结合铝合金焊接标准的分布状况以及我国相关轨道车辆制造行业生产现状,铝合金焊接材料与辅助材料、焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊接检验、
轨道车辆焊接制造工艺现状及趋势浅析
轨道车辆焊接制造工艺现状及趋势浅析
摘要:焊接制造的工艺水平的提高,对我国轨道车辆生产加工行业的进一
步发展具有重要意义。本文通过分析轨道车辆铝合金车体、不锈钢车体和转向架
结构焊接制造工艺现状,探讨了各类轨道车辆焊接制造工艺未来的发展趋势,希
望能为我国轨道车辆行业的相关人员提供一定的参考。
关键词:轨道车辆;焊接制造工艺;现状及趋势
一、不同车体结构的轨道车辆焊接制造工艺及其发展现状
轨道交通的车辆不同于道路交通的车辆,生产制造过程复杂且相当重要,其
中车体的焊接制造工艺直接影响这轨道车辆的整体质量。根据轨道车辆车体的材
质不同,可以将其分为两种[1],具体的发展现状如下:
1.铝合金车辆
铝合金材料应用到轨道交通车辆的生产制造中,车辆结构可以有效地继承铝
合金材料的相关特性,车辆的整体结构外观相对比较平整,整体质量也相对较轻,而且具备耐腐蚀的性能,另外,铝合金材料可以再生再利用。目前,铝合金材料
的车体结构主要采用的焊接制造工艺是自动或者半自动焊接,但是在实际的焊接
过程中,也会由于铝合金材料的相关特性而影响焊接质量。首先,在对铝合金材
料实际进行焊接时,其对外界环境的要求相对较高,温度过高便会导致车体结构
的强度变低,温度过低又会降低焊接时的熔透性,当湿度过大时,铝合金材料便
会开始吸附空气中的水分,这就会导致焊接部位出现气孔;其次,在进行铝合金
材料的焊接时,还会产生较多的有害气体及粉尘,严重危害了焊接技术人员的身
体健康。
2.不锈钢车辆
轨道交通车辆在选取不锈钢材料来进行生产制造时,通常采用的是奥氏体不
锈钢材料,这种材料的结构强度较高,抗腐蚀,且抗冲击,另外它的自身重量也
轨道交通车体用铝合金材料及其焊接技术
1 序言
为了减少能源消耗和提高运行速度,轻量化车体一直以来都是轨道交通车辆技术研发的方向,为此选用合适的材料对车体轻量化至关重要。铝合金材料因密度小、强度适中、易成形等优点而成为新型轨道交通车辆车体用材料的首选。
轨道交通车辆车体制造有焊接、铆接、螺栓联接等多种工艺,但应用最广泛的还是焊接工艺。焊接作为轨道车辆车体制造过程的特殊工序,对车体产品的质量、生产效率及制造成本影响巨大。
2 轨道交通车体用铝合金及焊接材料
2.1 铝合金材料
轨道交通车体目前常用的材料有碳素钢、不锈钢和铝合金三种,无论是从使用量,还是从应用产品的范围来看,使用最广的还是铝合金材料。轨道交通车体用到的铝合金以型材为主、板材为辅,少量部件使用了锻件。
目前,轨道交通车体主要应用的铝合金为5系、6系和7系,按照ISO 15608—2017材料组别分别为22组、23.1组及23.2组。相对而言,铝型材使用最多的是6系铝合金,且多为6005A和6082铝合金。板
材使用较多的为5083和6082铝合金。铝合金优良的
挤压性能为铝型材的大量使用打下了良好的基础,
国内成熟稳定的挤压制造能力又助推了铝型材的
应用[1]。大型中空铝型材的使用,简化了车体的制
造工艺。国内外轨道车辆用铝合金材料及应用标准
见表1。
由于铝合金焊接后接头强度会降低,而强度又
是结构件最重要的性能指标,因而在铝合金材料标
准中对母材焊接后最低强度进行了特别的规定。欧
洲标准EN 13981-1—2003及 EN 13981-2—2016对轨
道交通铝合金材料对接接头采用熔化焊工艺焊接后
轨道车辆铝合金车体焊接变形控制研究
板在厚度方 向上由许多互不相连的窄条组成 ,则在 焊接 过 程 中 , 则 窄条 将 按 温度 高低 而伸 长 , 如图 1 ( b ) 所示。但实际上 , 板条是一个整体 , 各板条之间是互 相牵连相互影响的 ,上一部分金属受下一部分金属 的 阻碍 作 用 而 不 能 自由伸 长 ,因此产 生 了压 缩 塑性 变形 , 由于铝板上 的温度分布 自 上而下逐渐降低 , 因 此, 铝 板 产生 了 向下 的弯 曲变形 , 如图 1 ( c ) 所 示 。在 焊接结束后 , 铝板冷却过程 中, 各板条 的收缩应如图 l ( d ) 所示 。但实际上 , 铝板条是一个整体 , 上一部分 金属受下一部分金属 的阻碍作用而不能 自由收缩 , 所以铝板产生 了与加热时相反的弯 曲变形如图 1 ( e ) 所示 ,因此筒形车体在焊接完成后车体高度尺寸减
作者 简介 : 韩文峰 ( 1 9 8 4 一) , 男, 山东莱 阳人 , 助理工程师 , 研究生 , 研究方 向为焊接。
l 6 2
《 装备制造技术) 2 o 1 3 年第 1 期
端 向 2位端焊接 ; 在焊接 时要对称焊接 , 一二位侧 同 ( 2 ) 在 吊装车顶前 ,检测两端距墙 3 0 0 m m处侧 时焊接 ; 在焊接顺序 方面 , 我们规定 了先焊底架与侧 墙对角线差 ,利用手拉葫芦进行调整对超差部位作 墙 内部断焊缝及车顶外部 自动焊缝 ,再焊接底架与 反变形处理 ; 对角线差不大于 5 m m。 侧墙外部 自动焊缝 及车顶 内部仰焊缝 ;需要多层焊
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺
B型铝合金地铁车辆车体制造工艺
一、引言
地铁作为现代城市交通的重要组成部分,对于人们的出行和城市发展有着重要的影响。B型铝合金地铁车辆以其轻量化、高强度和抗腐蚀等特点,成为地铁车辆制造的重要选择。本文将介绍B型铝合金地铁车辆车体的制造工艺,以及其在地铁运营中的优势。
二、B型铝合金地铁车辆车体制造工艺
1. 材料选择
B型铝合金地铁车辆车体的制造首先要选择合适的材料。常用的铝合金材料有6061和6063两种,它们具有良好的可加工性和强度,能够满足地铁车辆对轻量化和强度要求。
2. 钣金加工
车体的制造主要通过钣金加工来实现。首先,将铝合金板材切割成适当大小的零部件,然后进行弯曲、冲孔、焊接等加工工艺,最后将零部件进行组装。钣金加工工艺需要高度精确的操作和控制,以确保车体的精度和质量。
3. 焊接工艺
焊接是B型铝合金地铁车辆车体制造中的重要一环。铝合金的焊接需要采用氩弧焊或激光焊等方法,以保证焊缝的质量和强度。在焊
接过程中,还需要注意控制焊接温度和速度,避免产生焊接变形和应力集中。
4. 表面处理
车体的表面处理主要包括除油、除氧化和喷涂等工艺。除油和除氧化可以去除车体表面的污染物和氧化层,保证喷涂的附着力和耐腐蚀性。喷涂工艺可以采用静电喷涂或涂装等方法,使车体表面呈现出美观且耐用的涂层。
5. 质量检测
地铁车辆的制造过程中需要进行严格的质量检测。包括对材料、零部件和车体整体的尺寸、强度、密封性等性能进行检测。通过质量检测,可以确保地铁车辆在使用过程中的安全和可靠性。
三、B型铝合金地铁车辆的优势
地铁车辆铝合金车体的铆接工艺
地铁车辆铝合金车体的铆接工艺
随着城市化进程的加快,地铁交通已成为人们出行的重要方式,因此地铁车辆的安全性和舒适度愈加重要。地铁车辆的车体是其主要部件之一,也是保障乘客出行安全和舒适的关键节点。而车体制造中最重要的工艺之一就是铆接工艺。铆接工艺可以保证车体的整体性能和形状的保持,并可大大提高车体的强度和结构稳定性。本文将从地铁车辆铝合金车体的铆接工艺方面进行探讨。
一、铆接工艺的定义和特点
铆接是航空航天、汽车、工程机械等制造行业中常用的一种连接技术。它是在钻孔的孔口处插入铆钉,利用一定的工具将铆钉的脑头和轴心挤压使其与被连接件有效地连接起来。
铆接工艺以其连接强度高、接头轻巧、不易脱落、不受振动和冲击的影响等优点,在地铁车辆车体制造中被广泛应用。铆接工艺的一般步骤是:(1) 钻孔并清洗钻孔残留物;
(2) 用铆机安装铆钉;(3) 切断铆钉轴杆;(4) 用工具将铆钉的头部挤压,形成接头。由于铆接工艺能够在车体制造中使结构成型更符合设计规范,从而提升地铁车辆的舒适性和安全性。
地铁车辆铝合金车体的制造采用铆接工艺是由于其可以实现自动化和高效化的生产,同时保证制造质量和成本控制。铆接工艺在地铁车辆铝合金车体制造中的应用有以下特点:
(1) 车体铆接件的加工应经过多道工艺,并达到国际标准要求;
(2) 铆接件采用铝合金锻压件,其密度达到2.7g/cm^3,强度高、韧性好、重量轻、易加工、防火等特点;
(3) 铆接前进行适当的铣削、打磨、清洁处理,并采取严格的工艺控制,确保车体外观和结构的相对一致性;
(4) 在铆接工艺中,应采用铆钉头平均分布和轮流铆接的方法,这样可以避免车体整体变形,保证车体的结构稳定性;
A型地铁车辆铝合金车体总组成合成工序的工艺流程与研究
A型地铁车辆铝合金车体总组成合成工序的工艺流程与研究
发布时间:2023-02-06T02:18:15.200Z 来源:《科技新时代》2022年9月17期作者:王宝坤孙继刚孙海岩[导读] 铝合金车体是轨道交通车辆上的重要组成部分,轨道交通车辆主要由底架、侧墙、端墙、车顶等主要部分组成。
王宝坤孙继刚孙海岩中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130062摘要:铝合金车体是轨道交通车辆上的重要组成部分,轨道交通车辆主要由底架、侧墙、端墙、车顶等主要部分组成。车体的生产需要大型冲压设备、机加工设备、焊接设备、光学检测设备及大型工装,车体的生产需要大量的人力和物力。本文重点分析了A型地铁车辆铝
合金车体总组成合成工序的工艺流程。
关键词:铝合金车体、工艺流程、总组成合成1.前言
随着我国经济的快速发展,地铁及轻轨车辆进行完全融入我们的生活,随着对车辆轻量化的要求,铝合金车体也成为了主要的发展对象。良好的铝合金车体尺寸将影响着所有后道装配工序的生产质量,故合理铝合金车体生产工艺起着至关重要的作用。本文主要描写了A型铝合金车体总组成合成工序的生产流程。
2.正文
总组成合成工序主要工艺流程为工作准备组对底架、组对端墙、组对侧墙、组对车顶、调整焊接、组对端墙等主要工序。
2.1工作准备2.1.1开工前准备:(1)工装检查、整理;(2)焊接设备及相关工具检查;(3)料件表面质量及尺寸、形位公差检查;(4)图纸版本确认,使用最新生效版本图纸;确认料件与生产订单相符;及时确认该车型最新生效下达的技术通知;(5)吊具外观状态检查,吊带磨损不得使用。工装检查、整理:(1)按照工作资源清单准备工装及样板。(2)检查、整理:检查工装定位基准、夹紧装置是否准确、可靠、完好;车体总组成组焊夹具预制挠度21mm。
轨道车辆铝合金地板铺装焊接变形研究
1 . 3 优化 焊接 顺序
装 配 焊 接顺 序对 焊接 结 构 变形 的 影 响 很 大 , 因
架框架边梁 的直线度在 内的多个关键尺寸 ,并对关 此 选 择 合 理 的装 配 和焊 接 顺 序 会 降 低 焊 接 变 形 量 。
一
点 ,选择利用临时支撑 的方法增加底架框架 的拘束 为 实 现在 底架 框 架上 预 置 反 变形 ,需 要 在底 架 度, 在底 架 框 架 不 同部 位增 加 临 时支 撑 和拉 杆 , 临 时 框 架 端部 ,用油 压 千斤 顶 或顶 针 对端 部 缓 冲 梁进 行 增加底架框架的刚度 , 从而有效地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ少焊接变形。 支持 , 支撑 位置 为缓 冲梁 与牵 引梁连 接处 补 强板 。为 首 先 将 底架 框 架 吊装 至 铺设 地 板 胎 位上 ,确认 避 免 油 压 千 斤 顶 或顶 针 工作 面 与缓 冲梁 直 接 接触 , 用 于 支 撑底 架 框 架 的工装 的支 撑位 置 ,并 严 格 按 照 需 要在 油 压 千斤 顶 或顶 针工 作 面 与缓 冲 梁 之 间放 置 定 制 位 置摆 放 ,底架 支 撑 工装 的尼 龙 塑 料垫 块 不得 过 度铝 板 。 用手动拉紧器将缓冲梁两侧拉 紧并 固定 ,根据 有破损 , 沉 头 螺 栓不 得 松动 , 发现 状 态 不 良应及 时 进 行 修 复 。其 中 , 底架 框 架 中部支 撑应 放置 于底架 纵 向 对 前期 动 车 组地 板铺 装 变形 量 统计 分 析 ,在底 架 框 m l T l 8 m m 的反变 形 。 中心 处 ;底 架 框 架端 部 支 撑应 放 置于 底 架框 架 枕梁 架 处预 置 6
轨道车辆用6061铝合金电阻点焊焊接工艺研究
(青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司,山东青岛 266111)
摘要:本文对6061铝合金3mm厚板材进行电阻点焊焊接工艺试验,通过不同焊接参数下试板的拉伸、机械剥离、手工凿离以及宏观金相等试验,获得合格的焊接工艺参数,用于高速轨道车辆铝合金车体零部件的焊接。
关键词:6061铝合金;电阻点焊工艺;焊接工艺参数;高速轨道车辆
铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能,其密度低、比强度高、热导率高、电导率高,耐蚀能力强,已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、铁道、舰船、车辆等工业内的焊接结构产品上[1]。
由于电阻点焊在焊接时无需焊剂或气体保护,也不需要使用焊丝、焊条等填充金属,便可获得质量较好的焊接接头,其焊接成本低,生产效率高而且易于实现机械化和自动化生产。另外,电阻点焊无噪音及烟尘,劳动条件好。因此,电阻点焊工艺也逐步在轨道车辆的生产制造中开始广泛应用。
本文通过铝合金电阻点焊的理论知识,结合ISO15614-12电阻点焊工艺评定试验标准的要求,对6061铝合金3mm厚板材电阻点焊进行焊接工艺研究,获得了满足要求的焊接工艺参数,用于高速轨道车辆铝合金车体零部件的焊接。
1试验设备
试验使用的焊接设备为SMD-80SS中频逆变电阻点焊机,其额定输入功率为330KVA,可实现最大焊接电流为80KA。
2试验原材料
试验使用的焊接原材料为3mm厚6061铝合金板材。
3焊接工艺参数
铝合金电阻点焊应选用短时间、大电流、阶梯形压力的强规范[2]。
根据推荐,采用下表1中3种不同的焊接工艺规范,进行试板的焊接,参考ISO15614-12要求,每种焊接工艺规范焊接35组试件进行检验。
轨道车辆铝合金车体焊接工艺探究
从上表可 以看 出,焊接后车体 的车宽与车高都 会变小 ,因此车体的车高与车宽在焊接前应该根据 现车 的情况进行调整 ,适 当的增加车高与车宽 的几 何尺寸 ,即用焊接的预变形法实现铝合金车体焊后 尺 寸 的控 制 。 22 焊 接 工艺参 数 的选 取 . 在进行 焊接时 , 自动焊焊接参数应该根据焊接 工艺的要求进行选择 , 中焊接参数主要有 其
因为铝和铝合金的导热系数 比较大 ,在相 同的 焊接工艺条件下 ,铝合金的冷却速度是钢冷却速度 的( 7 , 4— ) 铝合金在快速冷却 的过程 中 , 倍 导致氢 的 溶解度下降 , 释放 出大量的气体 , 这些气体在快速冷 却 的条件下来不及排除而形成大量的气孔。 1 焊丝、 . 2 保护气体选择 轨道车辆铝合金车体焊接用焊丝牌号一般采用
收 稿 日期 :0 2 0 -5 2 1 - 12
作者简介 : 占岭(98 ) 男 , 张 17一 , 内蒙古人 , 工程 师 , 本科学历 , 研究方 向: 焊接应用 。
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E u p n Ma ua t n e h oo y No4, 0 2 q i me t n f c r g T c n lg . 2 1 i
一 一
2 铝合金 车体 焊接工艺
根据铝合金焊接技术 的经验总结及铝合金 车体 焊接变形规律 ,对车体总组装焊接制定 了焊接工艺 流程 :车体预组_ 焊前尺寸调整- 焊前清理_ 自动 + ÷ + 焊接 焊后打磨 。 通过上述的焊接工艺流程可 以看 出, 要控制铝合 金车体焊接质量及整体几何吃尺寸满足技术要求 , 减
铝合金车体焊接工艺分析
铝合金车体焊接工艺分析
发布时间:2022-12-20T00:49:38.819Z 来源:《中国电业与能源》2022年第15期作者:连晓江
[导读] 随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,
连晓江
东风汽车有限公司东风日产乘用车公司 510800
摘要:随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,消费者对汽车也提出了新的要求,除了质量与美观之外,轻量化也是考量因素中的一个。铝合金作为密度低,强度高,可塑性强的合金,被广泛应用于汽车车体的制造中。本文首先总结汽车铝合金车体焊接工艺中存在的问题,然后分析汽车铝合金车体常见焊接工艺的特点、优势与缺陷,希望能够提高铝合金车体焊接工艺的应用水平。
关键词:铝合金车体;焊接工艺;汽车制造
引言:现阶段的汽车行业正在开拓新的发展方向,在保证安全,提升汽车性能的基础上也在向着低碳环保的方向转型。汽车的轻量化同样是汽车企业转型升级的要求,能够降低燃油消耗,减少汽车造成的空气污染。而想要提高铝合金在汽车制造的使用率,就要对铝合金车体焊接工艺作出进一步的整合,了解焊接工艺的应用范围与优势劣势,根据现实需求选择合适的焊接工艺,提升其实用价值。
一、汽车铝合金车体焊接工艺中存在的问题
第一,焊接接头出现软化现象,在焊接过程中,铝合金的性能很容易受到影响,导致铝合金的金属特性与强度发生变化,甚至在受影响最为直接、集中的焊接接头出现软化的现象。这一现象不仅影响焊接接头的承载能力,甚至可能影响汽车成品的安全性。
第二,焊接过程中出现裂纹。由于焊接过程中,焊接接头以及周边区域难以避免出现温度变化,导致裂纹产生,而根据采用铝合金焊接工艺的不同,生成的裂纹也会有不同的性状与分布特点。
轨道交通车体用铝合金材料及其焊接技术
轨道交通车体用铝合金材料及其焊接技
术
摘要:轻量化车体应用时能够有效优化能源消耗并提高车辆运行速度,因而
备受人们青睐。铝合金材料强度适中、密度较小,同时加工时成形简单,因而能
够有效满足轨道交通车体的生产过程。轨道交通车体生产时,铝合金材料的焊接
技术主要包含铆接、焊接等工艺,但其中焊接工艺应用最为管饭,因而其技术应
用效果对车体的生产质量、效益影响最鲜明。
关键词:轨道交通;铝合金材料;焊接技术
引言:轨道交通车体生产过程中铝合金材料应用较为广泛,文章介绍了轨道
交通车体用铝合金、焊接材料以及相应性能要求,并介绍常见的MIG焊、TIG焊、双丝MGI焊等焊接方法。在此基础上评论各种焊接方法优势劣势,进一步给出轨
道交通铝合金焊接工艺标准,以期为有关从业人员提供参考。
1、轨道交通车体用铝合金
轨道交通车体生产过程中,常见的材料主要包含不锈钢、碳素钢以及铝合金,其中铝合金材料适用范围更加广泛、应用范围也更广,其具体应用时,车体以铝
合金型材为主,少量部位应用锻件。同时,轨道交通车体生产中应用的铝合金主
要含5系、6系、7系,其中,型材中6系铝合金如6005A和6082铝合金应用较
为广泛,而板材当中5083、6082铝合金应用更加广泛。由于铝合金具有良好的
挤压性能,能够充分满足型材的生产需求,因而得到广泛应用。铝合金车体生产
过程中,经过焊接后的接头强度会出现显著降低,如果强度低于一定程度则会导
致其后续应用效果不佳,因而母材焊接后最低强度也须加以限制。
2、轨道交通车体铝合金焊接
2.1焊接材料
焊接工艺运行时,焊接质量也会直接决定焊接质量,目前常用轨道交通铝合
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轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究
摘要:轨道车辆车体采用铝合金进行焊接制造,在车体制造技术条件中要求极
为严格,铝合金熔点低、导热系数及热膨胀系数较大,在焊接过程中需要进行大
电流快速焊接的特点,加大了难度;通过在车体生产制造过程中不断探索、改进,逐步提高铝合金车体制造技术;减少焊接中出现的缺陷,从而提高焊接质量和工
作效率。
关键词:轨道车辆;铝合金车体;焊接工艺;
一般情况下,轨道车辆铝合金车体大部件采用挤压铝型材料焊接而成,由于
焊缝都是规则的、纵向的、平直的,所以能够自动焊接。不过铝合金的导热性较大,高出钢材的四倍,膨胀系数也刚出钢材的一倍,所以铝合金车体焊接时,有
很大的变形,且这种变形不好控制。
一、轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究
1.工艺要求。一是焊接方法的选择。铝合金的焊接方法有很多种,铝合金车
体焊共采用了熔化极惰性气体的保护焊(MIG)、钨极惰性气体的保护焊(TIG)
和电阻点焊三种焊接方法。二是焊接速度的选择。在焊接时候,对于厚板的焊缝,为了能够保证焊接的质量在焊接的过程中使焊缝充分的融合,并且使焊缝内的气
体充分的溢出,在进行焊接的过程中一般采用较慢的焊接速度和较大的电流进行
焊接,对于薄板焊缝,为了避免焊缝过热,在焊接的过程中一般采用较快的焊接
速度和较小的焊接电流,从而保证焊接的质量。
2.铝合金车体焊接工艺。根据铝合金焊接技术的经验总结及铝合金车体焊接
变形规律,对车体总组装焊接制定了焊接工艺流程:车体预组→焊前尺寸调整→
焊前清理→自动焊接→焊后打磨。通过上述的焊接工艺流程可以看出,要控制铝
合金车体焊接质量及整体几何尺寸满足技术要求,减小车体的焊后调修量;必须
加强过程控制,通过在预组及焊前尺寸调整过程中对铝合金车体几何尺寸进行预
变形控制,减小车体焊接变形,提高焊接质量。一是车体焊接几何尺寸控制。铝
合金车体焊接过程中,由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴(通过重心的轴)
不重合或不对称,导致了车体焊接完成后侧墙发生弯曲变形。这种变形在车体焊
接中主要表现在车体焊接后侧墙直线度、宽度、高度及对角线发生变化,不能满
足技术要求;通过实践从焊接顺序、预变形控制等方面制定了相应的工艺措施,
主要措施如下:(1)在车体焊接顺序方面,为尽量减小焊接不对称引起的变形,焊接方向一致从一端向另一端焊接;焊接时要对称焊接,一二位侧同时焊接。(2)在预变形控制方面主要是在焊接前通过专用工艺装备及测量设备测量出车
体侧墙直线度、车体宽度、高度及断面对角线,根据记录数据分析,通过手拉葫芦、工艺顶杆等工具对车体进行预制变形。二是焊前变形控制。概括起来,焊前
变形控制方法分为三种:(1)预拉伸法,其有加热拉伸和机械拉伸两种途径;(2)预变形法或者反变形法;(3)刚性固定组装法,采用夹具或刚性胎具等。
通常情况下,大部件均采用整体反变形技术、压铁反变形技术、大刚度卡具防变
形技术等。研究发现,通过数值模拟计算和预拉伸焊接试验的方法,能够有效控
制铝合金焊接板纵向残余应力,此外平面变形以及纵向挠娶的程度也大幅度降低。在铝合金车体生产的过程当中,在横向上压惊铝合金防止其横向变形。但是仅通
过这种措施是远远不够的在刚性固定工装完全松开之后,变形一定会反弹,如果
这个时候再次实施焊接,反变形量还会加大,所以也需要实施预留反变形措施。
简单来说,当焊完一侧准备焊另一侧之前,要预留一定的反变形量。所以,控制
焊接变形的关键在于二次焊接一定要预留反变形量。三是焊后变形控制。焊后变
形控制就是对变形件进行矫正。针对铝合金车体的大部件,因为变形程度较小,
采用火焰调形法就能完全矫正部件的变形,而且成本低、易操作。因为较大的热
输入会是铝合金的组织性能降低,因此使用热冷综合调形法时要严格控制温度。
实验证明,温度在175℃以下的情况,铝合金的组织性能和力学性能不会发生太
大变化。四是随焊变形控制。概括起来,随机变形控制方法分为五种:(1)限
制和缩小焊接受热面积,比如采用冷却法;(2)优选焊接方法;(3)优化焊接
工艺参数,尽量减少焊接热输入;(4)采用新型焊接应力低、焊接变形小的焊
接方法;(5)采用合理的焊接顺序。从国内来焊接变形控制的方法来看,都部
分都是采用MIG自动焊的方式,并且双丝脉冲MIG焊技术已经越来越成熟。因
为使用MIG自动焊技术本身就带有较高的热输入,所以在制定焊接工艺的过程中
防治其他较高的热输入,避免出现较大的残余应力和焊接变形。在优化焊接顺序
方面,取得了很好的效果,大大减少了焊接变形的程度。在优选焊接方法方面,
株洲电力机车厂采用龙门压紧机构将对接的车顶盖板焊缝两侧进行压紧,多次跳
焊长缝,有效的控制焊接变形。
二、轨道交通车辆用铝合金焊接工艺的应用策略
当前轨道交通车辆的主要原材料是铝合金。轨道交通车辆因铝合金的投入使用,其重量得到大大的减轻,车辆运行的速度也因此得到提高。轨道交通车辆生
产的重要环节--铝合金焊接技术应给予高度重视,尤其是相关工艺的技术研究和
应用研究方面,务必给予高度重视,这是非常必要的。
1.重视铝合金焊接工艺的创新。国内铝合金焊接工艺在实践中常会暴露出一
些问题,作为轨道交通车辆生产企业应鼓励广大生产一线的职工重视技术创新。
国外的铝合金焊接技术相对比较发达,向国外优秀的铝合金点焊工学习对技术的
提升是非常有效。另一方面,在企业内部或行业内部开展技术竞赛,通过竞技的
方式促进点焊技术的不断提升。
2.重视铝合金激光焊接技术的应用。当前比较先进的焊接技术即是铝合金激
光焊接技术。能量密度高、热量小是该技术具备的2个特点,因此焊件的变形和
裂纹因该技术的使用而在焊接过程中不会产生。此外,一些细微的焊件因该种技
术冷却速度快而有较好的焊接效果。如今,只有铝合金激光焊接技术能够对轨道
交通车辆的坚固性、稳定性、美观性的达到要求,但并不成熟的激光焊接技术工
艺还需要克服一些技术难点。
3.重视铝合金焊接设备的开发研究。铝合金焊接的关键因素即是焊接设备。
焊接的质量和效率深受焊接设备的功率、焊束的能量密度、焊接速度等等因素的
影响。此外,工人的工作环境也直接受焊接设备的先进性的影响。因此,要想提
高铝合金焊接工艺的水平,开发性能高、效率高、安全系数高的自动化焊接设备
是关键。
4.不断改善焊接工人的作业环境。人是任何工艺水平提升的基础。因而,安
全舒适的工作环境对于焊接工人来说是非常必要的。然后实际操作时,高温环境
时常出现在焊接过程中,伴随着焊接时大量化学材料的使用,这将严重影响工人
的身体。因而,污染性高的焊接工艺在轨道交通车辆生产过程中应尽量避免使用。铝合金技术应用的重要标准就是重视工人作业环境的改善,这是非常必要的。
焊接工艺作为轨道车辆生产制造的核心技术,是衡量车辆装备制造能力的重
要标志之一。焊接技术水平的提升直接关系到车辆品质、制造成本及生产周期。
近几年来,随着高速铁路的迅速发展和城铁车辆市场的扩大,原有的焊接制造工