艾菊蘭
[摘 要] 對高速動車組鋁合金車體關(guān)鍵制造技術(shù),即焊接技術(shù)、車體加工及內(nèi)部空間成型測量技術(shù)、焊縫檢測及變形控制技術(shù)、調(diào)修技術(shù)、車體四角稱重技術(shù)五大技術(shù)進行了分析,并作了總結(jié)。
[關(guān) 鍵 詞] 高速動車組;車體;制造技術(shù)
[中圖分類號] U266 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603(2017)34-0231-01
中國高速動車組以速度快、運行平穩(wěn)等優(yōu)點成為中國走向世界的一張名片,無數(shù)中國人為之驕傲。我國的高速動車組以輕質(zhì)高強鋁合金材料制作車體框架結(jié)構(gòu),鋁合金車體焊接結(jié)構(gòu)和車體梁板制造等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)先世界。
一、高速動車組車體結(jié)構(gòu)及制造流程
高速動車組車體,通常采用鋁合金型材閉式焊接作為框結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),車體的底架、側(cè)墻、車頂?shù)却蟛考捎门c車體等長的大型中空擠壓鋁型材插接組焊而成,端墻、牽引梁等中小部件采用鋁合金板梁結(jié)構(gòu),車體承載方式是整體承載式。
在進行鋁合金車體制造時,首先要根據(jù)圖紙下料,將下好的料運送至相應(yīng)部件工段進行部件的組焊,然后將組焊好的部件,如底架、側(cè)墻、車頂端墻等運送到總成車間,進行總裝焊接,總成焊接后進行車體的調(diào)修和焊接質(zhì)量、車體空間的檢測和交驗。高速鋁合金動車組車體,從部件的制作焊接到最后的調(diào)試、驗收完成并交付路局,其主要流程為:裝配—焊接—打砂—涂裝—組裝—調(diào)試—交付使用。
二、高速動車組車體關(guān)鍵制造技術(shù)
(一)焊接技術(shù)
鋁合金焊接技術(shù)是整個高速動車組鋁合金車體制造中,最重要也最常用的關(guān)鍵技術(shù),目前鋁合金車體焊接技術(shù)有CMT焊接、MIG焊接(專機、手工、機械手焊接)、電阻焊接等。隨著我國焊接技術(shù)的飛速發(fā)展,在動車組的車體的焊接制造中,較大或較長的焊縫以機器自動焊接完成的,焊接效率高,焊縫均勻,但對一些精度要求較高重要部件和焊縫較短、較小的部件,機械焊接難以達到要求的情況下使用其他人工焊接。
動車組鋁合金車體各個大部件在焊接過程中技術(shù)重點各有不同,車頂一般采用雙槍雙絲自動焊接,側(cè)墻主要用單絲自動焊接,車體組裝過程主要采用專機焊接和人工焊接相結(jié)合。焊接操作現(xiàn)場環(huán)境要求溫度高于18℃,濕度小于60%,部分部件進行焊接時要用熔化極惰性氣體和鎢極惰性氣體保護,焊接前要清理工件的焊接區(qū)表面、焊絲,焊接速度不能過快,弧長不能太長。
(二)車體加工及內(nèi)部空間成型測量技術(shù)
由于鋁合金的膨脹系數(shù)大,鋁合金車體大部件和側(cè)車體會整體進行制造、加工,為了達到車體技術(shù)要求、保證制造精度,大部件和側(cè)車體應(yīng)采用大型的五軸連動數(shù)控機床加工,可大大減小誤差。對動車車體及各部件的尺寸、輪廓可以采用三維空間尺寸測量技術(shù),實時自動精確地測量出車體的質(zhì)量控制數(shù)據(jù);常見的測量類型和工具有:(1)用激光跟蹤技術(shù)測量目標的實際尺寸,投影已有理論尺寸的坐標系中,再利用計算機等計算出理論和實際投影的偏差,來反映出實際偏差;(2)用空間測量全站儀對車體的高度、長度、平面度、扭曲度以及部件相對位置進行直接測量,可直接測量出相應(yīng)偏差數(shù)據(jù)。
(三)焊縫檢測及變形控制技術(shù)
焊接技術(shù)動車組車體質(zhì)量是保證的根本,焊接質(zhì)量的好壞和后期的變形直接影響各個部件,進而影響整個車體,焊接完成后必須對焊縫的質(zhì)量進行檢測和焊縫的變形進行控制。焊縫的檢驗主要有破損檢測(力學(xué)試驗和金相試驗)和無損檢測(外觀檢測、滲透檢測、射線探傷)。焊接變形是指焊縫的橫向收縮,控制變形的主要方法有正確的焊接順序焊接、剛性固定、熱輸入控制、反變形設(shè)置等。
(四)調(diào)修技術(shù)
動車組鋁合金車體調(diào)修技術(shù)應(yīng)嚴格遵循鋁合金車體調(diào)修工藝規(guī)程,目前調(diào)修主要有火焰調(diào)修和機械調(diào)修兩種。調(diào)修技術(shù)是車體制造和小問題糾正的關(guān)鍵技術(shù),也是車體制造的關(guān)鍵技術(shù);機械調(diào)修主用于調(diào)整端側(cè)門口不平度、小而積局部凹凸等部位,它以傳統(tǒng)的機械鏈鎬、尼龍大錘作為調(diào)修工具,對形狀不達標或變形部位依靠工具施加合適的外力,使工件達到所需要的技術(shù)標準?;鹧嬲{(diào)修主要用于調(diào)整車體側(cè)墻處外輪廓、長度和寬度尺寸、大部件輪廓、車體撓度等,采以火焰加熱,使調(diào)修部位產(chǎn)生200℃以內(nèi)高溫形變、自然冷卻的方式消除焊縫內(nèi)應(yīng)力,從而達到調(diào)整工件輪廓和弧度的目的。
(五)車體四角稱重技術(shù)
車體重心位置偏移對高速動車組的高速運行影響大,同樣的偏移量,速度越高影響越大,特別是對隧道和彎道稍多的高速鐵路而言,重心偏移、高速運行危險性很大。利用車體稱重設(shè)備分別對車體前、后端進行稱重,然后通過數(shù)據(jù)計算得出車體的整體質(zhì)量是傳統(tǒng)的車體稱重方法,該方法僅僅只能稱量車體的前后軸重,不能確定重心是否偏移。我國高速動車組采用了四角稱重技術(shù),具體方法為利用4個車體稱重設(shè)備同時對所需重心測量的車體四角進行稱重,稱重設(shè)備自動將質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號并傳遞給接入的計算機,由編制好相關(guān)計算規(guī)則的計算機計算出體車體的實際重心位置、總質(zhì)量及車體各軸質(zhì)量,此技術(shù)能夠精確地計算出車體重心的位置,稱重質(zhì)量也更為準確,符合了高速動車組車體的稱重需要。
總的來說,高速動車組的鋁合金車體在制造技術(shù)要求上較高,各個工藝環(huán)境復(fù)雜,本文對高速動車組車體制造關(guān)鍵技術(shù):鋁合金車體焊接技術(shù)、車體加工及車體空間尺寸測量技術(shù)、焊縫檢測及變形控制技術(shù)和調(diào)修技術(shù)進行了簡要分析和總結(jié),希望可以幫助大家了解高速動車組的車體制造的關(guān)鍵技術(shù),同時對高速動車組關(guān)鍵制造技術(shù)的發(fā)展起到一定的推動作用。
參考文獻:
[1]馮孝忠,楊艷群,聶麗麗,等.高速動車組車體關(guān)鍵制造技術(shù)[J].鐵道車輛,2013(51):3.
[2]汪群生,曾京,魏來,等.車下懸吊設(shè)備不均衡振動對車體振動的影響[J].鐵道學(xué)報,2017,39(2).
[3]劉志平,王金金,王立夫,等.CRH3鋁合金高速動車組焊接技術(shù)[J].金屬加工(熱加工),2010(16).