高速列车车体的不锈钢搭接焊技术和口琴式(3)

高速列车车体的不锈钢搭接焊技术和口琴式

2　激光焊接不锈钢车体的开发2.1　激光焊接

激光焊接是通过聚焦高能量的激光束,一边移动,一边照射到接合构件的表面进行高速焊接的方法。由于能将加热范围控制在极小的区域,所以热变形极小,而且能精确地控制焊接条件。

由于这些特点,对重叠的2块薄板照射激光束,从而开发了在激光束达到下板板厚的途中,就使钢板熔化成一体的搭接激光焊接。

电阻点焊是构成“点”接头,而激光焊接的特点是能构成“线”接头,进行焊接的构件是板厚1mm(外板补强)和1.5mm以上(外板)的SUS304钢板,是餐制作具等用的一般高耐蚀性不锈钢。

图1(b)为激光焊接的搭接接头的外观和断面。激光焊接能用比电阻点焊快5倍以上的5～6m/min的焊接速度,焊接下板里面不产生焊接痕迹的美观焊接接头。另外,还确认焊接接头强度(每单位长度的抗拉强度)比通常的电阻点焊焊接头高出1倍左右。2.2　车体结构

图4　激光焊接车体的结构形式

而且,通过在焊接头上安装挤压滚柱,一边挤压

搭接构件,一边进行焊接。这种方法既可省去大规模的压紧夹具,又能确保焊接头的移动,进行密合可靠的焊接。2.4　接头强度和接合品质

这种激光焊接是对重叠的2块板聚焦激光束,在激光束到达第2块板的途中,止住激光束的一种精确焊接方法。

假如激光功率恒定,焊接速度越慢,激光束的熔深就越大,接头的强度就越高,但熔深过大,游光束就会贯穿到里面或发生烧伤(氧化变色),影响外板品质。

在生产现场,为了完成这种微妙的焊接,就必须周密地选定焊接参数,找出最优板厚组合和焊接条件。另外,通过积累构件的良好约束位置、焊接方向、顺序等技巧技术,加上适当的施工管理,就能进行稳定的焊接。2.5　在实际车辆上的应用首先对引人注目的车体侧墙板应用了激光焊接(见图5所示的具有美观外板的车体)。另外,通过车体载荷试验,确认车体强度超过传统车体的强度,从而打下了在实际车辆上应用设计的基础。3　FSJ口琴式铝合金车体的开发3.1　材料开发

搭接激光焊接是精巧的焊接,假如结构复杂就

容易造成焊接条件复杂,增加生产成本。因此,要从根本上重新评价能否构成简单焊接的车体工艺结构(车体结构)。

传统的不锈钢车体是外板骨架结构,外板和纵骨架(柱)、横骨架接合,所以必须进行车体纵向焊接的同时,也要进行与纵向成垂直方向的焊接。对此,新结构如图4所示,首先在外板上沿车体纵向配置长尺寸的外板增设加强件,并将它们用激光焊接合,然后,对与外板加强件成垂直配置的骨架在其补强筋的头顶部位用激光焊接接合。这样一来,表现在外板面上的激光焊接就被统一在车体纵向,从而实现板厚组合和周边条件的统一。2.3　生产技术

为了进行良好的搭接激光焊接,必须确保搭接构件之间没有间隙,完全密贴。这时,如何准确地移动激光焊接头、保证构件密贴、确保持续有效的焊接是待解决的课题。

20世纪90年代后半期,YAG激光出现了向大

之所以采用口琴形断面型材,是因为它具有较高的挤压特性,能制成薄壁和尺寸精度高的中空型材、将轻量化发挥到终极。试制的口琴式空心型材的最小面板厚度是1.3mm±0.2,具有足够薄的水平。另外,桁架式断面的空心型材标准厚度是2mm±0.3。

　15

功率方向发展的趋势,由于能用柔软的光纤自激光

振荡器向焊接头传输激光了,所以采用多关节机器人实现精密的位置控制和较广范围的焊接

。

第3期

车体的不锈钢搭接焊技术和口琴式铝型材的FSJ技术

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