地铁车辆不锈钢车体制造工艺及车间布局

韩震 费聿坤 唐龙和

摘要：文章主要是分析了地铁不锈钢车体和铝合金车体的结构，在此基础上讲解车体的结构、制造工艺以及轻量化，最后探讨了其的外观质量，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：地铁;车体;不锈钢;铝合金

当前我国经济水平的不安发展，同时也推动了城市化的发展进程。我国许多城市都在规划、修建地铁线路，地铁的应用能够为人们的出行提供到了一定的便利，减少公路上拥挤的情况。为此文章对地铁轨道中的不锈钢车体和铝合金车体展开了研究和探讨。

1.地铁车体概述

车体是车辆结构的主体。车体的强度、刚度，关系到车辆运行的安全可靠性和舒适性;车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆的外观、寿命和检修制度;车体的重量，关系到能耗、加减速度、载客能力;所有这些都直接影响到运营质量和经济效益。

2.车体结构

车体都是由底架、侧墙、车顶、端墙组成。不锈钢车体同碳钢车体一样为整体承载板梁结构。车体大部件均采用骨架结构，可以增大强度，便于挠度的形成，不锈钢车体的侧墙板、端墙板、车顶板、地板所有的连接点均为板式连接，所有连接处都涂有密封胶，以点焊的方法连接。侧墙板采用平外板结构，而其内侧则加刚性肋板以提高刚度。侧墙梁柱采用帽形断面结构，与侧墙板点焊连接成闭口结构，有利于提高结构刚度和承载能力。铝合金车体结构为大型中空铝合金型材组焊而成，为筒形整体承载结构。大部件为铝型材或铝板拼焊而成，与不锈钢车体侧墙主要不同在于可以为鼓形结构。侧墙组成包括分块侧墙组成，门扣铁、连接板、上墙板等。整个侧墙包括若干分块侧墙组成，这些分块侧墙有些尺寸不同但制造方法相同。

3.车体材料

用于不锈钢车体的材料应具有耐高应力，焊接性、辊轧成形性、冲压性等加工性能良好。能符合上述条件的不锈钢通常有两种：奥氏体系不锈钢的SUS30lL、SUS304，由于SUS301L具有通过轧制加工而易于增加硬度和抗拉强度的特性，故可根据使用部位选用适当等级的材料;新型不锈钢车采用超低（C<0.03%）的SUS30lL车辆专用经济不锈钢，根据压延率的不同分成LT、DLT、ST、MT、HT共5个强度级。为满足铝合金车体强韧性、焊接性、加工性和三维弯曲成形等综合性能要求，通常选用符合DIN5513标准的5000系和6000系铝合金，主要有ENAW-5083、ENAW-6082、ENAW-6005A。ENAW-5083铝合金拥有良好的焊接性能和抗腐蚀性，在H111状态下可塑性很好，但挤压加工性较差，难以得到薄壁及中空型材。部件的连接板选用ENAW-5083铝合金。ENAW-6005A铝合金既具有中等强度，比其他铝合金能挤压出形状更为复杂的产品，特别是对于薄壁空心型材更为明显。

4.制造工艺

不锈钢车体采用板梁组合整体承载全焊结构，为了不降低板材强度和减小变形，应尽量采用点焊，特别是强度高的材料不允许任何形式的弧焊。不锈钢车辆的材料主要采SUS301、SUS304两种材料，具有强度高，耐腐蚀，抗冲击等优良特性，保持表面的光洁度，使车体即美观又坚固。不锈钢表面不需要涂装处理，要保持材料原有的外观特点，因此，许多表面不能调修，加工过程技术要求高。不锈钢在焊接过程中产生变形大，高温下会导致机械性能的降低，所以，在不锈钢车辆生产过程中大量实施点焊。铝合金的焊接工艺复杂，手工操作难，容易产生较大的热应力、变形、裂纹和气孔，焊缝区域机械强度低于母材。但铝合金具有良好的塑性，采用现代铝挤压成型技术，大型中空铝合金型材组成的铝合金车体得到了很快发展。目前，大型中空铝合金型材的铝合金车体可以是整体焊接结构，利用自动焊机连续焊接。

5.轻量化

铝合金的比重为2.71g/cm3，仅是不锈钢（7.85g/cm3）的1/3，从理论上讲，铝合金材料更能使车体轻量化。但是，铝合金的抗拉强度不如不锈钢，铝合金抗拉强度274～352N/mm2，而一般不锈钢抗拉强度520～685N/mm2，采用超低碳轻量化不锈钢的抗拉强度达到960～l200N/mm2，是铝合金的2～5倍。而且，铝合金刚度低，其弹性模量为0.71×105N/mm2，是不锈钢（2.06×105N/mm2）的约l/3。因此，为保证地铁车辆有足够的承载强度和刚度，铝合金车辆必须采用大型中空型材及其组合件。为了提高铝合金车体断面系数，增大抗弯刚度，防止板材产生失稳，必须加大板厚。而不锈钢车体可采用板梁组合整体承载全焊结构，能有效地减轻车体自重，达到实现车体轻量化的目的。铝合金车体轻量化效果比不锈钢车体更明显些。

6.外观质量

不锈钢车体在制造过程中不必进行防腐保护，无需涂漆。可进行适当修饰，或用彩色胶膜装修。由于车体表面装饰大多是原材料带有的，因此在焊接前的加工过程中要贴膜保护。因为外墙板很薄很光，对不平度反应过敏，只要有凹凸，经反光折射，肉眼就感到不舒服;尤其是薄板的点焊痕迹更是无法消除，密密麻麻的焊点是设计确定、工艺保证的，焊点的排列、深度、大小的一致性都有严格的要求。侧墙外板材料要做消光钝化处理。相比之下，铝合金车体的耐腐蚀性能较差，但中空铝型材平整，又可根据用户要求选择不同的装饰和颜色，因此给人的感觉是庄重、美观，广大乘客容易接受

7.结束语

由上可知，不锈钢车体的机械性能明显的强于铝合金车体，且其有着更高的安全性，铝合金车体中的屈服强度、拉伸强度等都只是不锈钢车体的三分之一，但不锈钢的价格和重量都略高于铝合金车体，为此地铁车辆可以依据实际情况选择车体结构。

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