轨道车辆焊接接头设计简介

张　政 / 中国中车长春轨道客车股份有限公司 科技管理部

轨道车辆焊接接头设计简介

张政 / 中国中车长春轨道客车股份有限公司 科技管理部

车体钢结构的连接质量直接影响车体性能和安全。文章阐述了轨道车辆普通钢车焊接接头的选材与设计，并通过普通钢车的焊接接头实例的介绍, 使新设计师掌握焊接的基本技术，为企业的发展提供些可借鉴的启迪经验。

轨道车辆；普通钢车；焊接接头设计；焊接接头应用

我国轨道车辆车体材料主要有普通钢、不锈钢、铝合金三种，目前还有镁合金等材料，普通钢车包括碳钢车和耐候钢车，本文主要介绍普通钢车焊接接头选材与设计。

1 .焊接接头材料化学成份分析

1.1碳钢分类

碳钢又称碳素钢，是铁和碳的合金，碳钢中除以碳作为合金元素外，还有少量的锰和硅有益元素，以及硫、磷等杂质。碳钢焊接性，取决于含碳量，含碳量高，焊接性就差。

按含碳量的多少可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。按品质分，主要是根据有害杂质S、P的含量分，普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢。按脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。

1.2低合金结构钢化学成份分析

低合金钢是在碳钢的基础上加入少量合金元素，低合金钢含碳量低，所含合金元素不多，强度高，韧性好，并具有耐磨、耐腐蚀等良好性能，它可焊性好，是一种用途广、产量大的工程用钢，钢材的腐蚀是由表及里的，越是薄板，越要加强防腐，GB/T 1591-1994中低合金钢钢号用屈服极限表示。常用的低合金结构钢有16Mn、16MnR，用于转向架，车体一般采用耐侯钢。

1.3碳素结构钢化学成份分析

碳素结构钢 Q235，有A、B、C、D四个等级。屈服极限σ s与 抗拉强度σ b相同，不同的仅是冲击试验，从低温冲击性能看，D级优于C级，C级优于B级，B级优于A级，由于Q235C、Q235D价格昂贵，在1996年前经运用证明未发生低温冷脆者，因此在设计时不选用Q235C、Q235D。

沸腾钢硅含量不大于0.07％，半镇静钢硅含量不大于0.17％，镇静钢硅含量下限为0.12％.。

具体碳素结构钢化学成分见表一。

表一　碳素结构钢化学成分

1.4 耐侯钢化学成份分析

耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的价廉物美的低合金钢系列，在融入现代冶金新机制、新技术和新工艺后得以可持续发展和创新，属世界超级钢技术前沿水平的系列钢种之一，耐候钢由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素组成，具有优质钢的强韧、焊割、磨蚀、高温、疲劳等特性。

2. 碳钢车焊接接头设计

2.1焊接接头形式

采用焊接方法连接的接头称为焊接接头。一个焊接结构总是由若干个焊接接头所组成。焊接接头分为对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头、十字接头、端接接头、卷边接头、套管接接头、斜对接接头、锁底对接接头等十种，其中以对接、T形、搭接、角接等四种接头用得较多，在选择接头型式时，先要知道现场采用的焊接方法，在设计新的焊接接头型式，最好与工艺沟通，避免返工。接头型式、尺寸直接反映了一个企业的技术经济指标，在接头型式标准中，给出了坡口角度α、根部间隙b的范围值，以满足不同企业的使用，技术水平高的企业，可以采用较小的坡口角度，省工、省材，经济效益好。

角焊缝.角焊缝是焊接结构中应用最多的一种结构形式，角焊缝尺寸代号用a、z表示，两种尺寸标注，一种即可。

对接焊缝.根据焊件的厚度、焊接方法和坡口准备的不同，对接接头可分为：不开坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等形式，

2.2焊接工艺及钢板选用

由于低碳钢是焊接性最好的钢种，各种焊接方法都在低碳钢焊接中得到应用，如手工电弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、气焊、电阻焊、钎焊等。钢板选用范围为：墙板、中顶板采用2mm厚的耐候钢板，侧墙、端墙的立柱、横梁、车顶的弯梁、纵梁、地板梁采用2.5mm ～3mm厚的耐候钢板，底架的边梁、端梁、主横梁采用5mm厚的耐候钢板，牵引梁、枕梁上盖板采用8mm厚的耐候钢板，牵引梁下盖板、枕梁下盖板10mm厚的耐候钢板，枕梁中心销垫板采用25mm厚Q235B钢板。

3.焊接接头应用

不开坡口2mm厚钢板的对接。如墙板用手工电弧焊时，采用双面焊焊接，外侧磨平而激光焊时，采用单面焊焊接，无需磨平。

不开坡口，2.5mm～3mm厚钢板的对接分以下三种情况：a）受力较小部位，如底架地板梁与底架边梁、牵引梁的连接，采用单面焊焊接。 b）受力较大的部位，如机组平台横梁折弯处连接，采用双面焊焊接。c) 表面质量和强度有要求，如侧顶板，长度方向对接，采用双面焊焊接。

受力较大的部位，板厚4mm～10mm厚钢板的对接。根据焊缝重要性和焊接条件，开采用双面焊或开坡口形式。如枕梁上盖板、枕梁下盖板与边梁连接，在枕梁端部开坡口,采用单面焊焊接

从受力情况，X型焊缝优于V型焊缝，V型焊缝优于半V型焊缝，如铁路客车边梁，采用X型焊缝，城铁客车牵引梁采用V型焊缝。

角焊缝施工时，焊条的倾角α≥45°。

4 .结束语

本文通过焊接接头实例的介绍, 使新设计师能够快速掌握焊接的基本技术，轨道车辆行业的焊接设计是工业生产的一大领域，我们必须借鉴国际国内成熟技术，提高焊接设计与工艺水平。

[1]李秋玲 练松良 城市轨道交通焊接接头不平顺研究与分析[J]石家庄铁道大学学报2009（03）.

[2]王涛 兰海婷 轨道车辆焊接结构工艺性分析的思路与方法.[J]黑龙江科技信息2015（05）.

张政（1965-）男，吉林省长春市人，中车长春轨道客车股份有限公司高级工程师。研究方向：行业标准审定及企业标准制定。