高速动车组车体关键制造技术分析

艾菊兰

[摘 要] 对高速动车组铝合金车体关键制造技术，即焊接技术、车体加工及内部空间成型测量技术、焊缝检测及变形控制技术、调修技术、车体四角称重技术五大技术进行了分析，并作了总结。

[关 键 词] 高速动车组；车体；制造技术

[中图分类号] U266 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）34-0231-01

中国高速动车组以速度快、运行平稳等优点成为中国走向世界的一张名片，无数中国人为之骄傲。我国的高速动车组以轻质高强铝合金材料制作车体框架结构，铝合金车体焊接结构和车体梁板制造等关键技术领先世界。

一、高速动车组车体结构及制造流程

高速动车组车体，通常采用铝合金型材闭式焊接作为框结构基础，车体的底架、侧墙、车顶等大部件采用与车体等长的大型中空挤压铝型材插接组焊而成，端墙、牵引梁等中小部件采用铝合金板梁结构，车体承载方式是整体承载式。

在进行铝合金车体制造时，首先要根据图纸下料，将下好的料运送至相应部件工段进行部件的组焊，然后将组焊好的部件，如底架、侧墙、车顶端墙等运送到总成车间，进行总装焊接，总成焊接后进行车体的调修和焊接质量、车体空间的检测和交验。高速铝合金动车组车体，从部件的制作焊接到最后的调试、验收完成并交付路局，其主要流程为：装配—焊接—打砂—涂装—组装—调试—交付使用。

二、高速动车组车体关键制造技术

（一）焊接技术

铝合金焊接技术是整个高速动车组铝合金车体制造中，最重要也最常用的关键技术，目前铝合金车体焊接技术有CMT焊接、MIG焊接（专机、手工、机械手焊接）、电阻焊接等。随着我国焊接技术的飞速发展，在动车组的车体的焊接制造中，较大或较长的焊缝以机器自动焊接完成的，焊接效率高，焊缝均匀，但对一些精度要求较高重要部件和焊缝较短、较小的部件，机械焊接难以达到要求的情况下使用其他人工焊接。

动车组铝合金车体各个大部件在焊接过程中技术重点各有不同，车顶一般采用双枪双丝自动焊接，侧墙主要用单丝自动焊接，车体组装过程主要采用专机焊接和人工焊接相结合。焊接操作现场环境要求温度高于18℃，湿度小于60%，部分部件进行焊接时要用熔化极惰性气体和钨极惰性气体保护，焊接前要清理工件的焊接区表面、焊丝，焊接速度不能过快，弧长不能太长。

（二）车体加工及内部空间成型测量技术

由于铝合金的膨胀系数大，铝合金车体大部件和侧车体会整体进行制造、加工，为了达到车体技术要求、保证制造精度，大部件和侧车体应采用大型的五轴连动数控机床加工，可大大减小误差。对动车车体及各部件的尺寸、轮廓可以采用三维空间尺寸测量技术，实时自动精确地测量出车体的质量控制数据；常见的测量类型和工具有：（1）用激光跟踪技术测量目标的实际尺寸，投影已有理论尺寸的坐标系中，再利用计算机等计算出理论和实际投影的偏差，来反映出实际偏差；（2）用空间测量全站仪对车体的高度、长度、平面度、扭曲度以及部件相对位置进行直接测量，可直接测量出相应偏差数据。

（三）焊缝检测及变形控制技术

焊接技术动车组车体质量是保证的根本，焊接质量的好坏和后期的变形直接影响各个部件，进而影响整个车体，焊接完成后必须对焊缝的质量进行检测和焊缝的变形进行控制。焊缝的检验主要有破损检测（力学试验和金相试验）和无损检测（外观检测、渗透检测、射线探伤）。焊接变形是指焊缝的横向收缩，控制变形的主要方法有正确的焊接顺序焊接、刚性固定、热输入控制、反变形设置等。

（四）调修技术

动车组铝合金车体调修技术应严格遵循铝合金车体调修工艺规程，目前调修主要有火焰调修和机械调修两种。调修技术是车体制造和小问题纠正的关键技术，也是车体制造的关键技术；机械调修主用于调整端侧门口不平度、小而积局部凹凸等部位，它以传统的机械链镐、尼龙大锤作为调修工具，对形状不达标或变形部位依靠工具施加合适的外力，使工件达到所需要的技术标准。火焰调修主要用于调整车体侧墙处外轮廓、长度和宽度尺寸、大部件轮廓、车体挠度等，采以火焰加热，使调修部位产生200℃以内高温形变、自然冷却的方式消除焊缝内应力，从而达到调整工件轮廓和弧度的目的。

（五）车体四角称重技术

车体重心位置偏移对高速动车组的高速运行影响大，同样的偏移量，速度越高影响越大，特别是对隧道和弯道稍多的高速铁路而言，重心偏移、高速运行危险性很大。利用车体称重设备分别对车体前、后端进行称重，然后通过数据计算得出车体的整体质量是传统的车体称重方法，该方法仅仅只能称量车体的前后轴重，不能确定重心是否偏移。我国高速动车组采用了四角称重技术，具体方法为利用4个车体称重设备同时对所需重心测量的车体四角进行称重，称重设备自动将质量转换成电信号并传递给接入的计算机，由编制好相关计算规则的计算机计算出体车体的实际重心位置、总质量及车体各轴质量，此技术能够精确地计算出车体重心的位置，称重质量也更为准确，符合了高速动车组车体的称重需要。

总的来说，高速动车组的铝合金车体在制造技术要求上较高，各个工艺环境复杂，本文对高速动车组车体制造关键技術：铝合金车体焊接技术、车体加工及车体空间尺寸测量技术、焊缝检测及变形控制技术和调修技术进行了简要分析和总结，希望可以帮助大家了解高速动车组的车体制造的关键技术，同时对高速动车组关键制造技术的发展起到一定的推动作用。

参考文献：

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