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青岛地铁车辆采用轻量化铝合金车体B型车
摘 要：目前，地铁车辆被划分为三种类型，即A/B/C型地铁。如果按照地铁车辆制造材质来分类的话，城市轨道地铁车厢车体又可分为不锈钢和铝合金两种。文章主要介绍B型地铁铝合金车体的制造工艺，着重探讨分析B型铝合金地铁车厢侧墙的结构及其焊接工艺。
关键词：铝合金；地铁；焊接工艺
1 B型铝合金地铁车厢侧墙结构制造
1.1 B型铝合金地铁车辆车厢侧墙结构
B型铝合金地铁车辆车体侧墙的设计与构造，最常用的方式就是焊接的方式。如图1和图2所示。
在图1和图2中，可以看到，地铁车辆车体侧墙的设计，有左右两个门立柱，并和侧墙板一同组成了车体的侧墙。此外，还可以清楚的看到，车辆车体的侧墙结构上，均设有四个侧门，每一个侧墙模块上又有一个窗口。此外，为了避免门角、窗角应力集中，在设计的时候一般都是采用圆弧过渡形式，并使用机械加工的方法来实现。从图1中还可以清楚的看到，侧墙是模块化结构，侧墙与车顶在组装的过程中，将门角连接其中。图1中，无论是左门立柱还是右门立柱，均为型材弯曲结构。
1.2 B型铝合金地铁车厢侧墙制造工艺
结合着上述图的结构图来看，侧墙模块与底架、车顶、端墙等各车体部件连成组装起来。笔者以为，在该制造设计环节，最为关键的一点是模块化侧墙的质量。具体来说，在侧墙结构设计制造与后期组装的过程中，模块化侧墙的制造质量在很大程度上直接关系到车体组成质量。
关于B型铝合金地铁车厢车体所使用的模块化侧墙制造工艺，运用的工艺是比较复杂的。常见的有自动焊接、焊前焊后表面处理、焊缝检测等。也就是说，对模块化侧墙的焊接是首要的一环，质量的保证是根本。具体如下：第一步，侧墙板装配；第二步，侧墙板反装焊接；第三步，焊缝检测；第四步，侧墙板正装焊接；第五步，焊缝检测；第六步，交验；第七步，侧墙板加工和门立柱安装；第八步，模块化侧墙组成装配与焊接；第九步，焊缝检测处理；第十步，模块化侧墙正装焊接与检测；最后是附件焊接、检测调修、交验。
2 B型铝合金地铁车辆侧墙焊接工艺探究
B型铝合金地铁车辆，即侧墙板型材采用铝合金中空挤压型材组成。在对侧墙板进行组装焊接操作的过程中，一般采用最多的是机械手自动焊接技术，该焊接方法焊缝成形比较好，质量有保证。最主要的是焊接的效率比较高。关于这一点，从图1和图2中也可以看到。对此，笔者以为，等到车辆车体侧墙板组装焊接完成之后，可以通过机械加工的方法来做进一步的处理，即将车体侧墙板分切，分切成多个不同尺寸的小的车体侧墙板。为了提高其效率，建议将整个侧墙板的所有模块集中起来。
首先是对侧墙板自动焊接，此次选用的侧墙板为铝合金型材。综合考虑到了铝合金的线膨胀系数为钢的3倍，且凝固的时候的体积收缩率为6.5%左右。正因如此，这种情况下很容易出现不利的一面，例如在组装焊接的过程中，可能会变形。假若变形幅度超出可控范围，将会直接使该部件报废。对此，在铝合金地铁车厢车体侧墙的制造组装中，质量控制一直非常关键，即控制焊接变形。在该生产制造环节的质量控制上，以南京、杭州等地的B型铝合金地铁为例。根据空气动力学要求，该型材的侧墙板外轮廓设计主要采取的是从上往下圆弧状结构，如此一来，地铁列车在运行的时候，空气阻力会减少。所以，在焊接变形控制上，建议在焊前预留一定的焊接反变形量，以此来实现对侧墙板焊接变形的控制。
其次是对侧墙模块的组装焊接，以及对侧墙附件的焊接。关于B型铝合金地铁车辆车体的构造，通过图1和图2以及前文的介绍，基本大致了解。总之，B型铝合金地铁车厢侧墙由机加工后的侧墙板与铝合金型材的左右门立柱组焊而成。在这一环节，问题是比较多的。例如，在组焊的过程中很容易出现错边或者未焊透的技术缺陷。仔细分析与技术性检测后发现，这主要是由于铝合金热导率大、比热容大的原因。此外，电弧电压、焊接速度等工艺参数也会对其造成影响。基于此，结合着南京、杭州等地B型铝合金地铁车体的生产制造实际来看，可切实做好以下四点：点固焊接前在待焊位置处放置一个2mm的不锈钢板；适当增大焊接的功率，调整电弧电压；合理控制组焊的速度，可以将其严格控制在95cm/min以内；焊前对钝边、错边量严密檢查。最后是对侧墙附件的焊接，正如上述所言，铝合金熔点低、热导率大。在这种情形下，在附件焊接的过程中，热量就需要集中起来，增大电源功率。然而问题就出现了，焊接熔池温度场的变化会越来越大，相应的焊缝成形控制也就变得非常困难。综合考虑各方影响因素，分析原因后建议，在焊接时采用合理的焊接工艺参数，严格控制角焊缝焊前间隙，控制在1mm以内。
3 结束语
地铁车辆采用的是大断面、高强度、轻量化铝合金型材整体焊接制造，关于它的优点，相信很多人都比较熟知，发车密度高、承载力强、编组灵活。从社会、经济、环保等多角度来看，城市轨道公共交通必将成为今后铁路建设的主要选型目标。正是介于城市轨道地铁的这种重要型，必须要对其技术结构、制造工艺与方法高要求、高标准，这也是本文研究的切入点，分析B型地铁车厢侧墙结构特点，针对其技术方法工艺，提出更加有效的质量保证措施。
参考文献
[1]岳彩昂，李东风，葛怀普，等.全焊接铝合金B型地铁车体焊接变形研究[J].金属加工：冷加工，2016（S1）.
[2]张明伟，李洪涛，孙学亮.B型地铁铝合金车体柔性化制造[J].金属加工：冷加工，2013（11）.
作者简介：王洪波（1988-），男，四川乐山人，大学本科，助理工程师，研究方向：城市轨道交通车辆制造。
