【編者按】激光加工技術(shù)是軌道客車制造行業(yè)中近些年最重要的制造技術(shù)方法，對(duì)軌道客車工藝水平的提升起著極大的推動(dòng)作用。而中國(guó)軌道客車產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，也為激光加工提供了巨大的潛在應(yīng)用市場(chǎng)棘幸，激光切割下料和焊接等技術(shù)的應(yīng)用也將軌道車輛制造技術(shù)推向了新時(shí)代。本文主要介紹了軌道車輛行業(yè)激光加工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)妨舟。

一问乌、概述

激光加工技術(shù)發(fā)展帶動(dòng)了軌道客車制造水平的進(jìn)步，同時(shí)軌道車輛高速和輕量化的要求也不斷給激光加工技術(shù)提供了新的課題和研究方向邦叶，帶動(dòng)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的進(jìn)步寂齐，應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有現(xiàn)代化激光加工技術(shù)的應(yīng)用，也不能有現(xiàn)代化多品種尺笼、多系列的高速及城市軌道客車的迅猛發(fā)展肃逐。

二、軌道車輛制造中激光加工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.激光切割技術(shù)

激光切割作為一種柔性加工技術(shù)林下，具有高精度袄肩、高效率、熱變形小和適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)传悍，目前國(guó)內(nèi)外的軌道車輛制造廠家普遍采用激光加工技術(shù)進(jìn)行不銹鋼梦柬、碳鋼驱劳、鋁合金等金屬板料的加工幻狈。加工的產(chǎn)品主要有車體、轉(zhuǎn)向架驻子、內(nèi)裝部位的金屬板材零件灿意，多數(shù)為二維平面切割，通過(guò)激光切割加工出零件的外形輪廓和孔崇呵，獲得較高的精度和切割斷面質(zhì)量缤剧。激光加工采用的主要設(shè)備為各種規(guī)格的激光切割機(jī)馅袁，各廠家根據(jù)產(chǎn)能的不同，擁有多臺(tái)激光切割機(jī)荒辕。一般情況下汗销，碳鋼和不銹鋼板普遍采用CO2激光切割機(jī)或固體激光切割機(jī)；鋁合金板采用固態(tài)激光切割機(jī)抵窒；對(duì)于10~20mm厚的碳鋼板材弛针，普遍采用CO2激光切割機(jī)，可以達(dá)到較高的切割速度和良好的斷面切割質(zhì)量李皇。

由于激光加工技術(shù)的應(yīng)用削茁，實(shí)現(xiàn)了柔性加工，取代了大量的沖壓模具掉房，縮短了沖壓生產(chǎn)的準(zhǔn)備周期茧跋，節(jié)約了大量模具成本，因此激光切割已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外軌道車輛制造業(yè)中金屬板材下料的主要手段蟋扩，如圖1捉肄、圖2所示。

評(píng)價(jià)激光切割的精度主要有三類指標(biāo)：①切割斷面指標(biāo)：主要有斷面粗糙度南翻、切割斜度味爷、掛渣及熱變形等。②幾何公差指標(biāo)：主要有孔圓度与沪、位置度嫩属、重復(fù)精度及尺寸誤差等。③氧化層和熱影響區(qū)等陨柴。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/Z18462—2001激光加工機(jī)械—金屬切割的性能規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)檢查程序瞄惑。

實(shí)際生產(chǎn)中影響激光切割精度的原因有很多，如設(shè)備精度苞番、切割參數(shù)漓楣、氣體純度、材料種類锭化、厚度及環(huán)境因素等链患。選用設(shè)備時(shí)要根據(jù)設(shè)備制造商提供的精度測(cè)試數(shù)據(jù)和曲線來(lái)衡量設(shè)備能夠達(dá)到的精度。一般情況下瓶您，激光切割的光束定位精度為±0.03mm麻捻；切割面粗糙度Ra=12.5μm左右；實(shí)際切割的誤差為0.1~0.3mm呀袱。

2.激光焊接

激光焊接作為一種高能束焊接方法贸毕，因其具有焊接接頭質(zhì)量穩(wěn)定、焊接速度快、焊接變形小等特點(diǎn)明棍，已得到廣泛應(yīng)用乡革。在軌道車輛方面，近些年主要是碳鋼和不銹鋼車體鋼結(jié)構(gòu)表面外板的拼接焊摊腋，其優(yōu)點(diǎn)是焊接效率高沸版，焊接變形很小，提升了車輛鋼結(jié)構(gòu)外表的整體平整度和外觀質(zhì)量兴蒸。主要是采用激光焊接專機(jī)或焊接機(jī)器人的方式推穷，激光發(fā)生器采用CO2激光器或固態(tài)激光發(fā)生器，通過(guò)相應(yīng)的控制方式和輔助裝置實(shí)現(xiàn)鋼板的對(duì)接拼焊宁路，如圖3酵抚、圖4所示。

不銹鋼激光半熔透疊焊技術(shù)目前在軌道客車車體上開(kāi)始了推廣應(yīng)用猩肪，其主要目的是代替軌道車輛外板與骨架的電阻點(diǎn)焊遣睦。由于傳統(tǒng)的電阻焊工藝，表面焊點(diǎn)不可避免的存在一定凸痕旷糟，另外芜醉，點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)車體密封性差，還不能廣泛應(yīng)用高速動(dòng)車組車體產(chǎn)品巾鹰。采用半熔透疊焊技術(shù)可實(shí)現(xiàn)焊后下板外表面無(wú)焊接變形屠睡、變色的目標(biāo)，制造出外形美觀其摘、不涂裝的不銹鋼車體產(chǎn)品受二，而且通過(guò)激光焊接工藝，車輛的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度提高均天、車體質(zhì)量減輕画鉴、密封性好，使采用不銹鋼車體的高速動(dòng)車組成為可行恢着。薄板不銹鋼車體激光焊技術(shù)可被應(yīng)用到高速動(dòng)車組和城軌車制造中桐愉，大大提升產(chǎn)品的檔次，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力掰派，市場(chǎng)前景非常樂(lè)觀从诲，如圖5、圖6所示靡羡。

三系洛、軌道車輛制造中激光加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

1.激光切割技術(shù)

三維激光切割技術(shù)剛剛在國(guó)內(nèi)軌道車輛制造業(yè)進(jìn)行應(yīng)用，主要進(jìn)行各種三維沖壓件的切割亿眠、割孔碎罚，一般配置機(jī)械手磅废、光纖激光纳像、交換工作臺(tái)荆烈、閉路實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示、封閉切割間竟趾、除塵及編程系統(tǒng)憔购。能夠?qū)崿F(xiàn)各種三維工件進(jìn)行三維切割、割孔回象；配置的交換工作臺(tái)可進(jìn)行工件交換切割罚琅，提高效率；離線和示教編程东呻，提高切割精度南谈；實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保。該設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用草吠，解決了各種復(fù)雜工件的三維切割国谬，代替落后的無(wú)齒具、手工等離子切割工藝燎隅，不僅提高產(chǎn)品質(zhì)量程堤，而且解決了環(huán)境污染問(wèn)題，如圖7所示扁奔。

另外谍线，伴隨著激光切割技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，激光加工技術(shù)在軌道車輛制造中將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：

（1）激光切割設(shè)備的大型化對(duì)大長(zhǎng)件的加工暖谚，尤其是組成部件后進(jìn)行激光切割工斤，將提高大型工件加工能力和質(zhì)量。

（2）激光切割設(shè)備的專用化針對(duì)碳鋼节猿、不銹鋼掰烟、鋁合金材料，尤其是不同厚度的材料選用不同的切割設(shè)備沐批；例如鋁合金切割采用合適功率的光纖激光纫骑，減少反射對(duì)設(shè)備危害，提高質(zhì)量九孩；厚碳鋼板采用CO2激光切割先馆，提高速度和斷面質(zhì)量；薄板采用效率高躺彬、成本低的光纖激光切割煤墙。

（3）激光切割技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新和提高隨著需求的多元化對(duì)激光切割技術(shù)提出更高要求，勢(shì)必促進(jìn)激光切割技術(shù)的革命宪拥，更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備將應(yīng)運(yùn)而生仿野。同時(shí)激光切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用铣减，也將為激光切割技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)提供有效的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)〗抛鳎總之葫哗，切割質(zhì)量進(jìn)一步提高將是永無(wú)止境的目標(biāo)。

2.激光焊接

激光-電弧復(fù)合焊是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種高能束焊接方法卓瞻，通過(guò)激光和電弧同時(shí)向焊接區(qū)輸入能量笤吵，同時(shí)作用于焊縫區(qū)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)更扰，形成了一種新的高效焊接熱源叹倒。目前，激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)已經(jīng)在汽車装呢、船舶甩芦、航天航空、石油管道等方面得到了實(shí)際應(yīng)用乌烫；激光-MIG復(fù)合焊具有比激光焊和電弧焊熔深大练歇，焊接速度快、焊縫成形比激光焊好躯橡、熱輸入熱輸入小等跳，焊接變形小，焊接強(qiáng)度損失小廉屑、對(duì)接頭間隙不敏感等優(yōu)點(diǎn)萌狂。該技術(shù)在國(guó)內(nèi)軌道車輛行業(yè)還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用案例，只進(jìn)行了相關(guān)的工藝試驗(yàn)開(kāi)發(fā)并取得一定的成果怀泊，如圖8所示茫藏。

在激光-電弧復(fù)合熱源焊接過(guò)程中，激光與電弧的相互作用霹琼，提高了激光务傲、電弧能量的利用率，焊縫深寬比大枣申，在獲得相同焊接熔深的條件下售葡，復(fù)合熱源焊接速度顯著的提高；同時(shí)復(fù)合焊接熱輸入減小忠藤，焊縫熱影響區(qū)小挟伙，焊后變形隨之減小，特別在大厚板的焊接中模孩，由于復(fù)合焊接道數(shù)減少尖阔，焊后矯形的工作量也相應(yīng)減少。因此榨咐，激光-電弧復(fù)合焊接技術(shù)在車輛焊接上具有推廣潛力和良好的發(fā)展前景疫题。

四焕鲸、結(jié)語(yǔ)

隨著軌道交通裝備制造輕量化、制造高效化的發(fā)展韧似，以及激光技術(shù)的進(jìn)步落寡，激光切割及激光焊接技術(shù)作為一種先進(jìn)、高效的加工技術(shù)墩沸，將會(huì)在軌道交通裝備制造行業(yè)中得到較快的應(yīng)用發(fā)展蚣枝。

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