不鏽鋼車體學習及材料供應商考察報告

2021-03-04 09:43:16 字數 3107 閱讀 6016

本月初,隨我公司技術中心城軌開發組、城軌事業部一同前往南車青島四方、和南京鋪鎮學習不鏽鋼車體技術,進行了

為提高不鏽鋼車輛設計和製造水平,利用 msc.patran/nastran有限元軟體,結合天津津濱城市軌道不鏽鋼動車的車體結構,建立了該車體結構的有限元模型,進行強度計算和模態分析,以檢驗車體設計的合理性及車體結構強度是否達到設計要求,為進行車體碰撞分析和結構優化研究提供可靠依據。

該車體主體結構(圖1)由底架、側牆、車頂、端牆和司機室骨架組成。輕量化不鏽鋼車體結構與耐候鋼車體一樣,也是採用板梁組合整體承載全焊結構,但使用的板材更薄(車體外板厚 1.5 mm,梁柱厚0.

8~4 mm),因此須採用大量薄板(一般為 0.8 mm)軋壓成波紋狀加強筋板與外板點焊連線形成空腔, 用來抵抗剪力引起的翹曲。加強筋板不僅可使熱量堆積較少,降低蒙皮的應力,還可以使外板厚度比傳統不鏽鋼車體減少20%左右。

車體的波紋頂板和地板選用的是0.6 mm 厚的薄板。車體的梁、柱根據受力不同採用不同強度等級的不鏽鋼,優化設計截面形狀,盡量降低板厚,減少材料用量。

採用輕量化技術後,其重量比普通鋼車體大約可輕30%~40%。

為減小焊接變形和防止高溫下不鏽鋼材料機械效能下降,該車體製造中大量採用點焊技術,並用接觸焊代替弧焊。車體外牆板與骨架之間採用電阻點焊連線,車體主要承載結構中的梁柱之間則採用連線板點焊和塞焊連線,板的拼接採用先進的滾焊方法。由於點焊接頭的強度低,接頭部位強度難以滿足要求,故不鏽鋼車體結構中骨架連線部位採用連線板連線。

通過這種連線板連線方式不僅可以保證接頭的強度,而且可以減小連線處的變形,保證車體的外觀美[1]。

隨著軌道交通事業的發展,車體材料也從以前的碳鋼車體發展成為了不鏽鋼車體,軌道客車由車體、轉向架、車鉤、制動裝置、電氣裝置和車上裝置等組成,零部件採用了多種金屬、非金屬材料。採用不鏽鋼製作的零部件具有外表美觀、

壽命長、耐腐蝕、耐高溫和維修工作量少等優點,所以不鏽鋼在軌道客車上正得到越來越廣泛的應用。不鏽鋼車輛因具有壽命周期長、維修成本低、耐高溫、外型美觀及更加環保等特點已經取代了傳統碳鋼車輛成為今後城軌車的主要發展

方向。目前,北京地鐵5號線、10號線車輛及

一、環線改造車輛均採用非塗裝不鏽鋼車輛。所謂非塗裝不鏽鋼車體就是指車體外層不不噴塗任何漆料,車體通體是不鏽鋼的金屬本色。

『作為地鐵車輛的製造廠家,北京市地鐵運營****車輛廠緊跟企業技術更新趨勢及市場發展的需要,於2023年7月成立不鏽鋼生產線籌備小組專門負責生產線的籌建,並於2023年3月成立了非塗裝不鏽鋼車體的專業製造車間——不鏽鋼車體車間,車間成立後,便開始了不鏽鋼車體製造的前期準備工作,經過樣車試製,車間的生產規模逐漸擴大,技術逐漸成熟,進入到不鏽鋼車體的正式生產。

2. 碳鋼車體簡介及不足

以往的地鐵電動客車車體均為外表面噴漆的碳鋼車體,碳鋼材料與不鏽鋼材料相比,具有耐腐蝕性較差,壽命周期短、維修成本高、造型不美觀及不環保等缺點,而且在車體製造中工人工作環境差,粉塵多,手工焊接量大。所以,新型的環保的不鏽鋼車體成為了地鐵客車車輛發展的趨勢,不鏽鋼車體生產線的成立也一舉成為了工廠發展中面對的首要任務。

3. 不鏽鋼車體的製造

(1) 前期準備

i.技術交流

不鏽鋼車輛的設計理念和製造工藝與傳統碳鋼車輛都是完全不同的,碳鋼車體焊接主要採用的是氣體保護焊,而不鏽鋼車體則是點焊與氣體保護焊結合使用。

不鏽鋼地鐵列車製造在國內是近幾年才開始興起的,國內根本沒有相關書籍介紹,在這方面的知識積累主要是通過到長春客車廠和青島四方客車廠參觀學習,以及與焊接裝置生產廠家及日本一家車輛製造廠商進行技術交流獲得的。經

過分別與這幾個廠家十幾次的技術交流,我們逐步對各個廠家的裝置效能有了詳細的了解,而且對不鏽鋼車輛的製造工藝有了大體了解,為後續工作奠定了基礎。

2)樣車試製

樣車試製經過過了2個月的時問,可分為四大部分:側牆、車頂、底架和端牆。將這四部分製造完成後再組焊在一起就形成完整的車體鋼結構。

以下十個部分製造工藝的簡要介紹。

l、側牆

側牆組成焊接採用電焊。側牆組成包括分塊側牆組成,門口板鐵、連線板、上牆板等。整個側牆包括十小片不同的分塊側牆組成,這十小片分塊側牆尺寸不同但製造方法相同。

分塊側牆組成包括分塊側牆骨架和牆板等,先將窗立柱、橫樑、連線板補強板等在骨架胎上定位壓緊,採用點焊焊接完成分塊側牆骨架,骨架完成後要進行平面度調修,然後將中牆板、下牆板和分塊側牆骨架依次定位壓緊在銅胎上,用單面雙點裝置點焊。

各分塊側牆完成後和門扣鐵、上牆板等一起組裝定位壓緊側牆合成工裝上完成點焊。整片側牆完成後,還要進行焊點除黑和清洗等步驟,最後才能用於總組裝。

ⅱ.車頂

車項組成焊接採用點焊和mag焊工藝。車項組成包括空調平台、彎梁、車項下邊梁、連線板、波紋項板等組成。

車頂組成焊接首先在空調組焊工裝上完成空調平台,然後將空調平台、彎梁、車頂下邊梁、連線板等在車項骨架工

裝上組裝定位壓緊點焊,骨架點焊完成後點焊側頂板及波紋項板

波紋板點焊完成後,採用mag焊焊接車頂的各道焊縫(因為車頂有密封要求,因此關鍵焊縫必須採用弧焊,防止漏水)。最後在車項小件工裝上用mag焊焊接車頂小件。車頂全部焊接完畢後要檢驗車項密封性,焊縫要求密封,不得有漏氣、漏水現象。

完成以上步驟後車頂全部完成,等待總組成。

ⅲ.底架

底架組成焊接採用點焊和mag焊工藝。底架組成包括

一、二位端,主橫樑、邊粱、地板組成、車下吊掛等組成。

首先組焊底架一二位端, 然後將

一、二位端、橫樑和邊梁等在底架工裝上組裝定位壓緊,進行

一、二位端與邊梁的塞焊和橫樑與邊梁等件的點焊。

底架骨架組焊完成後,整體吊裝到底架小件工裝上,採用電鉚焊焊接波紋板,用mag焊焊接底架小件。焊完小件後等待總組成。

iv.端牆端牆組成焊接採用點焊和mag焊工藝。端牆組成包括端牆骨架和端牆板等。

首先採用mag焊焊接端牆門口,然後將端牆門口、連線板等採用點焊焊接,組成端牆骨架。端牆骨架焊接完成後要進行調修,主要是修正焊接變形。

最後,將端牆板和經過調修的端牆骨架依次定位壓緊在銅胎上,用單面雙點裝置點焊。

焊接完畢後進行焊點除黑和清洗等步驟,等待總組成。

v·車體總組成整體組成焊接採用點焊和mag焊工藝。整體組成包括底架、端牆、側牆、車頂和車體小件。

整體組成焊接先將底架裝卡在整體組成工裝上並起拱,然後依次吊裝端牆、側牆並進行塞焊和點焊,最嶽吊裝車頂完成整個車體的焊接。車體焊接完畢後,吊裝到小件工裝上用mag焊焊接車體小件。最後經過調修和清洗完成車體鋼

結構的焊接。

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