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激光焊接在机车车体制造中的应用

导读: 现代交通业中 ,轨道机车与飞机、汽车等运输工具在客运方面展开的激烈竞争 ,促进了各种运载装备的快速发展。

  现代交通业中 ,轨道机车与飞机、汽车等运输工具在客运方面展开的激烈竞争 ,促进了各种运载装备的快速发展。近年来,随着中国铁路线路改造及运力需求的提升,国内铁路机车车辆进入快速更新期,2010年中国铁路机车车辆购置费用已经达到1000亿元,2011年达到1260亿元。整个“十二五”期间,国内铁路机车车辆市场需求仍将保持上升趋势。为适应机车车辆工业跨越式发展的需要,国内铁路客车及城市轨道车辆制造业也正在积极进行全面技术装备改造和产品的技术升级。

  轨道机车车体的首要要求就是牢固、尺寸精度高、品质稳定、外观精致。其使用的金属材料要能满足车体的强度,且具有抗碰撞、耐用、防火,以及可再生使用性等。焊接是其生产技术的关键技术之一。不锈钢车辆因其较好的撞击吸能特性、防火安全性、轻量化和维护成本低等特点,已成为重要的发展方向之一。尽管不锈钢的焊接性能优良,但是不锈钢车体和普通碳钢车体相比,易产生热变形,因此需要尽量采用较低的热输入。目前,不锈钢车体及其结构件多采用电阻点焊工艺。电阻点焊由于不是连续焊接,除了载荷传递离散之外,通电时要对电机加上1t左右的压力,会在外墙板上会产生压痕,因此,较低热输入、非接触型、能连续焊接的激光焊接是一种理想的焊接方法。

高铁在中国快速发展

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  激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源进行焊接的一种高效精密的焊接方法,激光焊具有高能量密度、熔深大、精度高等显著优点,相对于电阻点焊,还具有非接触、热输入低、焊缝连续、焊接速度高、施焊的灵活性等不可比拟的优势。因此,探讨激光焊接在轨道机车车体焊接中的实际应用,对于提高机车车体制造质量和效率有着十分重要的意义。

  通常,每辆铁道车辆实施7000~8000处点焊,而经点焊的加工表面需要后续加工,耗费作业时间。激光焊接可改善这两个方面的问题。机车车体侧墙结构是车体钢结构的重要组成部分,主要由侧墙板和车顶侧梁以及各种纵横梁组焊构成。侧墙的焊接结构采用的是典型的大型钢板、梁焊接结构,焊接后形成十几米长、两米多宽的结构件,焊接量十分大。日本川崎重工业公司早已将激光焊接用于替代不锈钢车体侧墙构件的点焊,作业速度提高了20%~30%,成本降低了20%~30%。

  激光焊在不锈钢车身焊接工艺中遇到的问题主要是由于激光焊对于工件的装配精度要求较高,这个问题可以通过激光电弧复合焊接来解决,由于电弧焊的加入,熔池宽度增加使得对装配要求降低,电弧也可以解决初始熔化的问题,从而可以减小使用的激光功率。因此,激光电弧复合焊接也是一种在机车车体焊接上有着广阔的发展前景的焊接工艺。

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