1.3.1 焊接技術(shù)應(yīng)用概況

焊接是金屬連接最重要的方式，焊接作業(yè)占軌道車輛車體、轉(zhuǎn)向架工作總量的80%以上。焊接技術(shù)水平代表了軌道車輛的制造水平，關(guān)系到車輛產(chǎn)品質(zhì)量和運行安全。目前已形成涵蓋三類主要材料，以電弧焊、電阻焊、激光焊、攪拌摩擦焊、螺柱焊、釬焊等多種焊接方法綜合運用的現(xiàn)代焊接體系（見圖1-18），涵蓋手工、半自動、自動三種焊接形式。不銹鋼客車車體采用板梁搭接結(jié)構(gòu)，因不銹鋼線脹系數(shù)高、變形大，采用以電阻焊為主，電弧MAG焊結(jié)合的工藝模式，激光焊、等離子弧焊、CMT焊是應(yīng)用趨勢。鋁合金客車車體采用型材插接結(jié)構(gòu)，以電弧MIG焊為主、電阻焊為輔的工藝模式，攪拌摩擦焊、激光-電弧復(fù)合焊是應(yīng)用趨勢。碳素鋼構(gòu)架和車體底架焊接以中厚板拼焊為主，具有焊接打磨量大、多層焊接的特點，采用電弧MAG焊的工藝模式，雙絲焊、激光-電弧復(fù)合焊是應(yīng)用趨勢。

焊接作為特殊工序，質(zhì)量控制因素復(fù)雜，依據(jù)EN 15085—2008及美標CWF等世界先進焊接體系標準，焊接涉及人、機、料、法、環(huán)、測6大類80余項管控要素，為了控制產(chǎn)品焊接質(zhì)量，化解質(zhì)量風險，需不斷完善焊接質(zhì)量管理體系，通過規(guī)范體系運行的流程、環(huán)節(jié)，細化每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控要求，確保產(chǎn)品焊接制造全過程、全要素的符合性，保障產(chǎn)品質(zhì)量安全。

1.電弧焊應(yīng)用

利用電弧作為熱源的熔化焊方法，簡稱電弧焊。根據(jù)電源、送絲機構(gòu)、焊槍、保護氣體的不同，衍生出電弧MIG焊、電弧MAG焊、CMT焊、雙絲焊及等離子弧焊等焊接方法。根據(jù)焊接電極的熔化狀態(tài)，將氣體保護焊分為熔化極惰性氣體保護焊、熔化極活性氣體保護焊及鎢極惰性氣體保護焊，目前電弧焊的使用比例為：鋁合金車體80%、不銹鋼車體20%、碳素鋼車體及構(gòu)架100%，因此，電弧焊以其作業(yè)方式靈活、工藝適應(yīng)性強，是目前應(yīng)用最廣的焊接方式，圖1-19所示為電弧焊在現(xiàn)場中的應(yīng)用實例。

弧焊電源本身除了提供基本的焊接能量以外，還能對電弧電壓、焊接電流、氣體流量、送絲速度等參數(shù)進行控制，目前，客車多采用脈沖數(shù)字化焊機，實現(xiàn)了對焊絲熔化及熔滴過渡的精細化控制，改善了電弧穩(wěn)定性?？蛙嚦Ｓ秒娀『冈O(shè)備如圖1-20所示。

2.電阻焊應(yīng)用

電阻焊是將被焊工件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。電阻焊具有焊接變形小、成本低、自動化程度高、污染小的特點。電阻焊在不銹鋼車體上應(yīng)用廣泛，每輛車焊點數(shù)量2萬~3萬個，縫焊長度約120m。電阻焊在鋁合金車體也有少量應(yīng)用，約占5%。

電阻點焊在車體結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用非常廣泛，例如，鋁合金動車端墻點焊，不銹鋼車體車頂、側(cè)墻、端墻點焊等。電阻焊設(shè)備如圖1-21所示。

3.螺柱焊應(yīng)用

螺柱焊是將螺柱一端與板件表面接觸并通電引弧，待接觸面熔化后，給螺柱一定壓力完成焊接的方法。螺柱焊是一種加壓熔焊，具有弧焊和壓力焊的雙重屬性特征。螺柱焊所用設(shè)備及焊接過程如圖1-22 所示。

4.激光焊應(yīng)用

激光焊是以聚焦的激光束作為能源轟擊焊件所產(chǎn)生的熱量進行焊接的方法。激光焊分為熱傳導(dǎo)焊和深熔焊，其具有能量密度高、焊接變形小、接頭強度高、可實現(xiàn)全自動連續(xù)焊接的工程特點。當前主要用于不銹鋼車輛的焊接，據(jù)不完全統(tǒng)計，國內(nèi)運營的激光焊車輛1000余輛，訂單已逾2000余輛，市場前景廣闊。采用激光焊的地鐵車輛及干線客車如圖1-23 所示。

5.激光-電弧復(fù)合焊應(yīng)用

激光-電弧復(fù)合焊屬于軌道交通領(lǐng)域的前沿技術(shù)，德國ICE-4新一代高鐵碳素鋼側(cè)墻、中國600km/h高速磁懸浮列車車體、新一代地鐵列車枕梁均采用了該技術(shù)。激光-電弧復(fù)合焊具有高能、低熱、填絲焊接，間隙適應(yīng)性好，焊縫綜合性能優(yōu)，同時焊接應(yīng)力低、變形小、部件制造精度高，可以無接觸精密焊接，具有輕量化、柔性化效果好的工程特點，可解決中厚板不銹鋼枕梁、碳素鋼構(gòu)架等重要承載部件及高速列車鋁合金輕量化部件的焊接難題，在軌道車輛焊接中極具發(fā)展前景。激光-電弧復(fù)合焊應(yīng)用實例如圖1-24所示。

6.攪拌摩擦焊應(yīng)用

攪拌摩擦焊作為一種優(yōu)質(zhì)的鋁合金焊接技術(shù)，在動車組枕梁、城軌地鐵側(cè)墻、車頂?shù)炔考械玫酱笈繎?yīng)用。攪拌摩擦焊具有接頭強度高、焊接變形小、無弧光煙塵、綠色、節(jié)能、環(huán)保的工程特點；但存在著組裝條件嚴苛、適應(yīng)接頭形式單一的工程局限性。后期需重點解決高精度型材擠壓成形、精密組裝及變形控制、焊接可靠性控制補償、攪拌針設(shè)計選型等工程需求。攪拌摩擦焊車體應(yīng)用實例如圖1-25所示。

7.釬焊的應(yīng)用

釬焊主要應(yīng)用于軌道車輛空調(diào)冷凝水管、轉(zhuǎn)向架制動管路等銅管的連接，具有加熱溫度低、母材不熔化、可重熔拆卸、焊接變形小、適于異種材料連接等特點。銅管釬焊實例如圖1-26 所示。

8.焊接信息化技術(shù)

隨著計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，焊接信息化技術(shù)將是焊接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要手段。焊接信息技術(shù)主要圍繞焊接工藝設(shè)計、焊接工藝管理、智能化焊接系統(tǒng)、焊接過程監(jiān)控等方面不斷拓展應(yīng)用，依托焊接信息化系統(tǒng)，完成焊接數(shù)據(jù)的自動采集、分析及應(yīng)用。隨著5G技術(shù)的逐步應(yīng)用，焊接信息化技術(shù)也將得到更大的發(fā)展。焊接信息化框架如圖1-27所示。

9.焊接仿真技術(shù)

目前，圍繞產(chǎn)品設(shè)計、制造、試驗、評估的全過程，各個企業(yè)正在逐步搭建涵蓋結(jié)構(gòu)驗證、變形預(yù)測、應(yīng)力分析、離線編程、壽命預(yù)測以及焊工培訓(xùn)的虛擬驗證平臺，利用數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)情景再現(xiàn)和仿真驗證，支撐新產(chǎn)品試制和新工藝開發(fā)，降低制造成本，縮短研發(fā)周期。隨著新產(chǎn)品開發(fā)要求的不斷提高，焊接仿真技術(shù)將在未來發(fā)揮更加重要的作用。焊接構(gòu)件仿真分析應(yīng)用實例如圖1-28所示。