激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用.docx

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1、激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用网络导语：激光制造业亟需组建优秀的激光加工团队，大力普及激光加工技术，设立激光加工教学、科研和消费基地，加大相关技术同步研究，将机器人技术、仿真技术应用等大规模地应用到城市轨道车辆制造中，开展我国自主特色的激光加工设备以及加工工艺。激光制造业亟需组建优秀的激光加工团队，大力普及激光加工技术，设立激光加工教学、科研和消费基地，加大相关技术同步研究，将技术、仿真技术应用等大规模地应用到城市轨道车辆制造中，开展我国自主特色的激光加工设备以及加工工艺。激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用，包括焊接、切割、外表改性、打标、快速成型、打孔及微细加工等。文章以城市轨道

2、车辆为研究对象，阐述了先进激光焊接、激光切割在城市轨道车辆制造和轮轨外表处理等的原理和特点，分析了目前激光加工技术在城市轨道车辆制造中的特点和应用前景，为缩短与国外先进技术的差距，加快轨道交通技术储藏提供参考。城市轨道交通已成为当代城市公共交通的主动脉，具有运量大、能耗低、效率高、污染小、准点率高等上风。中国如今已成为全球城市轨道交通建立投入的主力军，甚至连很多二线城市都具备了轨道交通建立的条件与需求。随着中国政府“十三五规划的提出，国家发改委已批复了多地轨道交通的规划，到2020年投资预计将超万亿。目前城市轨道车辆制造行业中，激光加工制造技术备受瞩目，其很大程度上提升了城市轨道车辆制造程度；

3、轻量化与高速化的趋势，也持续为其提出新方向、新课题。由于中国的城市轨道交通起步较晚，因此为了缩短与国外先进技术的差距，应引进、研究和消化当前最新技术及设计思路，加快轨道交通技术储藏，探究激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用。车辆激光焊接车辆转向架以及车体是城市轨道车辆上的关键构成，材质也经历了普通合金钢、不锈钢、铝合金型材几个阶段。目前在城市轨道车辆制造中，逐步引入了激光焊接等新的加工工艺。激光拼焊激光拼焊是城市轨道车辆中最被看好的技术之一，属于无接触焊接，可将不同钢种、厚度、外表处理的钢板焊接成一个整体，区别于电阻滚压缝焊，通过自由组合，使得构件变轻，零件变少，不仅进步可靠性，为宽体车制造

4、奠定根底，同时也改善了焊接质量，进步了钢材收得率，并降低了消费本钱。激光组焊激光组焊在城市轨道车辆车身制造中举足轻重，通过双件组焊、多件组焊，将已切割成形的各类车身构件，焊接成白车身分总成，进而总装成整车车身。激光组焊因其焊接强度高，可明显改善车身强度、刚度及密闭性。焊接同时结合面小、变形小、焊接速度快、可焊材料范围广，合适于柔性化消费，投资效益好。但激光组焊技术也有明显的缺点，如对夹具、被焊件、监测精度等要求严格，焊接后检测评价和返修困难，一次性投入大等。激光-电弧复合焊1不锈钢车体制造。城市轨道车辆车体通常选用不锈钢车体，由于电弧焊接后热影响及变形等较严重，因此为改善外观，过去经常进展涂装

5、作业，而如今那么选用激光或者电阻焊进展作业。通过长期加工技术应用的理论、积累及分析，不锈钢接头焊接技术标准、疲惫曲线、硬度、抗拉强度、屈从强度、等技术指标相继被获得或者检验，车体激光焊接样件的制评亦完成。2车辆转向架制造。城市轨道车辆转向架通常选用日本进口或者国产的中厚合金钢板材，同时多项选择用熔化极气体保护焊。用于长直缝焊接的机械人手臂，已被各厂商所引进，来改善焊接稳定性；而开具有不同规格的坡口，通常留较小钝边，以确保熔透。激光-电弧复合焊优化焊接效率，显示了激光和电弧的特点；同时减少了设备和人员投入，降低了焊接本钱，并且可选较大钝边。车辆激光切割激光切割技术特性城市轨道车辆制造厂商已大量使

6、用激光切割技术，其加工的产品有很多，如车体、内装板材、转向架，常选用二维平面切割。激光可以加工出高精度、高切切断面质量的零件外形、轮廓和孔。固体或者CO2激光切割机通常适用于碳合金钢、不锈钢，同时也适用于铝合金板，可到达理想断面加工质量和切割速度。以某企业为例，轨道车辆车体为不锈钢，选用6kW激光和剪板机对6mm以下板材下料。车辆转向架选用激光切割机对14mm以下板材进展下料，其材料为Q345C低合金构造钢。下料环节激光切割城市地铁机车制造首先要预备相关材料，这个阶段激光切割技术尤为重要。激光切割与火焰切割相比，切割速度快、工件变形小、加工精度高、适用性强、节料省钱、经济适用16，因此激光切割

7、技术已被广泛用于轨道车辆制造中。以某企业为例，其高速动车组车体选用激光和剪板机对6mm以下板材下料，材料为铝合金板材及型材。车辆转向架选用6kW激光切割机对12mm以下板材下料17。三维激光切割城市轨道车辆制造中，三维激光切割技术方兴未艾。其主要进展了各种三维冲压件的切割、割孔，除了配置机械手、光纤激光、实时监控外，还配置有除尘系统、交换工作台、封闭切割间18。解决了复杂工件的三维切割，代替落后的无齿具、手工等离子切割工艺，改善质量、减小污染19。在城市轨道车辆制造中对大长件，尤其是组成部件后加工，起到了改善切割才能和进步质量的作用。激光切割技术随着多元需求和先进制造的要求，正一步步完善和创新

8、，一批批当代的技术和装备开展起来。轮轨外表激光改性城市轨道车辆的牵引、制开工况，需要利用轮轨之间的滚动接触完成。车轨间载荷的传递需依靠很小的接触斑，各种复杂载荷反复作用发生其上，导致轮轨接触外表产生车轮轮缘、钢轨侧磨、轮轨剥离、钢轨波磨、外表擦伤和钢轨压溃性磨损等。因此需要选用激光熔覆、激光淬火、激光离散熔凝和激光合金化等全外表处理的激光强化工艺，来进步轮轨材料抗磨损才能，以到达缓解磨损的效果。激光熔覆工艺激光熔覆工艺属于较为先进的材料外表改性工艺，属于激光加工范畴，可在车轮和钢轨外表获得无气孔及裂纹优质熔覆层，进而提升轮轨抗磨损才能，改善产品使用周期。该加工方法将不同涂层材料设置于基体外表，

9、同时利用高能密度激光束将涂层材料与基体表层材料共同熔凝，形成涂层。且该涂层有与基体冶金结合的功能，可以有效提升材料的抗氧化、抗热变形、抗腐蚀、抗磨损等特性。激光淬火处理激光淬火处理时，温度急速升高或者冷凝，表层晶粒极细、位错密度增加，进而在表层形成压应力，可以大大改善工件的耐磨性、耐疲惫、耐蚀性，改善工件材料的性能。研究城市轨道车辆钢轮钢轨的损伤机理，利用试验发现激光淬火工艺后的轮轨外表硬度增加，抗磨性能改善，磨损量同比减少超过60%，且外表损伤相对较轻，表现为小麻点式剥落损伤，与处理前明显的剥落损伤相比，抗损伤才能有显著增强。用半导体激光器进展淬火处理，功率设置为300W，钢轨材料为U74，

10、发现可使钢轨外表硬度改善34倍，到达800900HV0.01，有效地改善了钢轨性能。激光离散工艺工件进展激光离散熔凝，可以获得非均匀性能外表。在频繁起动、转向、制动经过中会形成具有某种深度的熔凝点，而熔凝点分布提升轮轨耐磨才能，进而形成稳定外表形貌，还能改善其摩擦特性，有学者就将激光离散技术应用到车轮钢的改性处理。经过激光离散处理后，熔凝点硬度高，在磨损经过中，轻易形成突出；熔凝点可改善轮轨抗塑性变形性能，有效阻止外表塑性变形积累，减少层片状剥落，显示较高耐磨损才能。激光毛化处理激光毛化技术已成功应用于轧辊的装备处理，原因在于辊面可以准确制造出粗糙形貌，并且辊面的硬度也得到改性强化。基于这一上

11、风，蔡宝春等通过激光毛化处理获得了3种不同影响轮轨材料混合光滑摩擦因数的外表纹理形貌横纹、纵纹、菱形，试验比照得出在油污条件下使用激光毛化的菱形纹理外表，能较显著地改善轮轨间的摩擦因数，减少轮轨间的磨损。其他应用及评价激光制造其他应用激光扫描跟踪定位作为自动焊接定位与跟踪的重要设备，通常随焊接手或者机器人一起提供，并由制造商开发消费。中车四方厂构建了构架自动焊接消费线，激光导向运用于物料运输的AGV小车，还可以扩展到其他自动物流系统。激光打标技术不但适用于微痕标识，而且还适用于条形码及二维码治理。激光快速成型通常用于制作样车、开发模具，可以较大程度减小试制周期，降低本钱，用于有限元分析、风洞试

12、验、校验分析、特性测试、工艺装配性能等。激光检测适用性强、可靠性好、精度高，零件与车身制造监测精准，精细化、自动化程度更高。激光制造存在的问题激光制造目前固然开展迅猛，但高功率激光切割尚未成熟，设备成套应用也有待开展。加工技术的研究，尤其精细加工方面更为薄弱。随着城市轨道车辆制造中对精细加工的要求与日俱增，但是目前国内的大量理论研究成果难以实现贸易化，大都停滞在试验样机状态，成熟产品少。而且同步化工程较差，没有大规模将机器人技术、仿真技术等应用到激光加工中。设备的可靠性、可维修性、配套性也欠佳。激光加工前景展望因此，对于我们目前的激光制造业而言，亟需组建优秀的激光加工团队，大力普及激光加工技术

13、。同时设立激光加工教学、科研和消费基地，加大相关技术同步研究。将机器人技术、仿真技术应用等大规模地应用到城市轨道车辆制造中。同时借鉴欧美日等技术兴旺国家的技术与经历，开展出我国自主特色的激光加工设备以及加工工艺。除此之外政府还可以通过灵敏运用贷款、税收等经济调控政策，鼓励激光加工在我国的快速开展。完毕语激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用，包括焊接、切割、外表改性、打标、快速成型、打孔及微细加工等，具有很大的开展空间，但也存在以下优缺点：1激光加工优点：效率高，材料省，污染少，噪音低，劳动强度低；设备成套化、系列化、多功能，灵敏性高；数控加工，可二维或者三维的立体加工，热变形小，加工质量高等。2存在问题：激光器的品种少、技术落后、可靠性不佳；精细加工研究薄弱；科研成果转化为商品的才能差等。声明：本文为转载类文章，如涉及版权问题，请及时联络我们删除2737591964，不便之处，敬请谅解！