轨道车辆铝合金车体搅拌摩擦焊的工业化应用.pdf

学兔兔 轨道车辆铝合金车体搅拌摩擦焊 的工业化应用 南车青岛四方机车车辆股份有限公司(266111) 张铁浩 韩德成 刘胜龙 陶传琦 路 浩 摘要 从铝合金车体结构 、接头设计 、铝合金挤压型材 、焊接装备 、技术标准 、操作培训、作业安全等方面，分析 了铝合金车体搅拌摩擦焊应用现状和存在的问题，并提出了建议和解决措施。在4代铝合金车体的基础上，国内 轨道车辆制造工厂已经初步实现了侧墙、车顶 、地板等大部件的搅拌摩擦焊工业化应用。 关键词： 铝合金车体 搅拌摩擦焊 搅拌摩擦焊标准 中图分类号 ： TG453．9 采用铆接。第 1代铝合金车体以1952年英国研制的 0 前 言 伦敦地铁 电动车和 1962年 日本山阳2000型车辆为代 铝合金车体具有质量轻、密封性好、噪音低等特 表。 点，被广泛应用于城轨、地铁和高速列车。 目前，国内 第 2代铝合金车体为 以单面型材为骨架蒙皮结 铝合金车体主要采用熔化极气体保护焊和电阻点焊工 构，外皮为5083铝板，骨架采用 7N01的角铝、槽铝型 艺。铝合金熔焊易出现气孔、裂纹等缺陷，焊接变形 材。外皮与骨架采用电阻点焊，车体总成采用 MIG焊。 大，生产中需花费很大精力预防缺陷、控制变形和打磨 第2代铝合金车体以1964年Et本京都市交通局 1O系 焊缝。 和 1980年 日本新干线200系列车为代表。 搅拌摩擦焊 (FrictionStirWelding，FSW)属于 固 第 3代铝合金车体的底架边梁采用中空挤压型 相焊方法 ，具有接头强度高 、缺陷率低、焊接变形小等 材，地板、侧墙、车顶采用带T形筋 6N01单面型材，侧 优点 ，受到轨道交通 车辆设计和工艺人员 的青 睐。 墙、车顶 内侧间隔焊接补强梁柱，端墙为骨架蒙皮结 2009年以来，国内多家主机厂与中国搅拌摩擦焊 中 构。各型材之间采用MIG 自动焊，端墙外板采用电阻 心合作开展了铝合金搅拌摩擦焊的应用研究。为加 点焊。第 3代铝合金车体以1989年 日本05系通勤车 快搅拌摩擦焊工业化进程，从车体结构 、铝合金挤压 和新干线300系列车为代表。 型材技术 、接头设计、工艺装备、技术标准、操作培训、 第4代铝合金车体的底架边粱、地板、侧墙、车顶 职业健康与安全等方面 ，对轨道车辆搅拌摩擦焊应用 采用 6N01的大断面 中空挤压型材。型材内腔为绗架 现状和存在 问题进行了研究分析 ，提出了解决措施和 式筋板，集内骨架与外蒙皮一体化。各型材之间使用 建议 。 MIG 自动焊拼接。此结构被大量用于高速列车和高档 地铁车辆的车体结构，以日本新干线 700系列车辆为 1 铝合金车体的发展历程 代表。 轨道车辆铝合金车体是由底架、侧墙、车顶、端墙 国内铝合金车体开发起步虽晚，但 自2005年从 国 (头车带司机室)等大部件组成的筒形整体承载结构。 外引进高速动车组技术以后发展迅猛。国产 CRH1， 车体结构与铝合金材料制备技术密切相关，自从铝合 CRH2，CRH3，CRH5型 250km／h速度等级动车组，除 金车体诞生60年来已有4代发展历程 ¨I2J。铝合金车 了CRH1型为不锈钢车体之外，其余均为铝合金车体。 体用材料主要有 5000系的 5083，6000系的 6N01， 300km／h及以上速度等级的动车组全部采用了第4代 6005A，6061，6063，6082，