摘 要：軌道交通行業(yè)的大力發(fā)展對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)繁榮的重要性不言而喻，近些年來(lái)軌道車輛的碳鋼材料的應(yīng)用大大提高了其性能。本文對(duì)軌道車輛的焊接應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，對(duì)碳鋼材料的焊接工藝進(jìn)行了總結(jié)，并從當(dāng)前的焊接材料、焊條材料以及碳鋼涂層材料等三個(gè)方面在軌道車輛的碳鋼焊接中應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，最后指出了軌道車輛碳鋼焊接技術(shù)的碳鋼焊接工藝不斷提高及碳鋼涂層材料的革新的兩方面的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于軌道車輛碳鋼材料的焊接應(yīng)用具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;碳鋼焊接;工藝;應(yīng)用現(xiàn)狀

0 引言

軌道交通行業(yè)的大力發(fā)展對(duì)于促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要性不言而喻，近些年來(lái)隨著國(guó)家生產(chǎn)制造業(yè)水平的不斷提升，軌道交通車輛的生產(chǎn)制造技術(shù)也在不斷革新，特別是碳鋼材料由于其擁有良好的焊接特性和完美的材料成型性在軌道車輛的生產(chǎn)制造上得到了很大的應(yīng)用，碳鋼材料的研究也受到了研究者們的廣泛的關(guān)注。本文將結(jié)合碳鋼材料的特點(diǎn)，對(duì)碳鋼焊接在軌道車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展前景展開(kāi)探索，研究?jī)?nèi)容對(duì)于提升軌道車輛的碳鋼焊接的應(yīng)用具有一定的參考意義。

1 碳鋼材料焊接工藝概述

隨著社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，金屬材料加工工藝也在不斷發(fā)展。近些年來(lái)，碳鋼金屬材料由于其具備工藝性強(qiáng)、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。所謂碳鋼材料，通常是指含碳量比較低的鐵和碳的復(fù)合材料，通常在碳鋼金屬材料里面，碳的含量一般在0.0218%～2.11%之間。對(duì)于碳鋼合金而言，一般來(lái)說(shuō)，含碳量越高，碳鋼材料的硬度、強(qiáng)度則越高，材料的塑性則越低。但是對(duì)于碳鋼焊接工藝而言，如果含碳量越高，由于碳含量比較高的鋼會(huì)在高溫的焊接環(huán)境中被淬硬的原因，會(huì)造成碳鋼材料的焊接性變差，甚至由于淬硬而引起焊接裂紋。因此對(duì)于不同碳含量的碳鋼材料而言應(yīng)根據(jù)碳含量的高低采取不同的焊接工藝。

2 軌道車輛碳鋼焊接應(yīng)用現(xiàn)狀分析

近些年來(lái)，隨著碳鋼材料在軌道車輛的生產(chǎn)制造工藝中的廣泛采用，碳鋼材料的良好性能受到認(rèn)可。為適應(yīng)軌道車輛行業(yè)的發(fā)展，提高碳鋼材料的性能及改善碳鋼金屬材料的焊接特性已經(jīng)成為碳鋼材料的研究重點(diǎn)。

2.1 碳鋼金屬材料的焊接現(xiàn)狀

對(duì)于碳鋼金屬材料而言，一般可以分為低碳鋼（碳含量小于）、中碳鋼和高碳鋼（碳含量高于0.6%）。對(duì)于低碳鋼的焊接而言，一般采用的焊縫的金屬材料的碳含量要低于母材的碳含量，焊條多采用Q235。對(duì)于中碳鋼而言，由于其含碳量相對(duì)較高，因此其焊接性能比低碳鋼的焊接性能相對(duì)差一些，在焊接的過(guò)程中容易產(chǎn)生裂縫，因此在焊接中碳鋼時(shí)應(yīng)該盡量選擇抗裂性更好的材料進(jìn)行焊接，避免焊接過(guò)程中裂紋的出現(xiàn)。中碳鋼的焊接時(shí)一般采用比焊接母材低一級(jí)的低氫型焊條進(jìn)行焊接。對(duì)于高碳鋼而言，由于其含碳量更高，焊接過(guò)程中容易產(chǎn)生又硬又脆的高碳馬氏體，焊接裂紋出現(xiàn)的概率大大增加。在進(jìn)行高碳鋼的焊接時(shí)，應(yīng)根據(jù)需求選取不同的焊條。焊接強(qiáng)度要求比較高時(shí)，可選用E7015或E6015焊條進(jìn)行焊接;當(dāng)焊接強(qiáng)度要求較低時(shí)，可選用E309～15或者E309～16焊條進(jìn)行焊接。

2.2 軌道車輛碳鋼焊接應(yīng)用現(xiàn)狀分析

對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，一般采用高強(qiáng)度的鋼用于軌道車輛的生產(chǎn)制造。如美國(guó)的軌道車輛通常采用的鋼強(qiáng)度一般不低于345MPa，俄羅斯一般采用強(qiáng)度在400MPa～500MPa之間的高強(qiáng)度鋼用于軌道車輛的生產(chǎn)制造。對(duì)于我國(guó)軌道車輛而言，從最開(kāi)始使用的A3鋼，由于碳鋼等新型材料的出現(xiàn)，A3鋼逐漸被Q235取代。隨著加工制造技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)Q235的抗腐蝕能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較差，Q310、Q345逐漸將Q235進(jìn)行取代。隨著軌道交通行業(yè)的大力發(fā)展，軌道車輛的材料也在不斷進(jìn)行發(fā)展，金屬材料也在不斷更新?lián)Q代從而滿足車輛要求。

近些年來(lái)，我國(guó)對(duì)于軌道車輛焊接應(yīng)用方面的研究也取得了很大的進(jìn)步，特別是在低碳鋼以及高強(qiáng)度的耐候鋼方面已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)及具備了一定的研究基礎(chǔ)。在焊絲的選用方面，發(fā)現(xiàn)對(duì)于剛強(qiáng)度的耐候鋼而言，ER50-G、ER55-G、E4303及ER50-6等焊接材料具備良好的性能，在目前的軌道車輛的焊接過(guò)程中被廣泛采用。對(duì)于焊接性能而言，焊接材料特性毋庸置疑是比較重要的，焊接工藝也同樣重要，焊接工藝在某種程度上來(lái)講可以制約軌道車輛的生產(chǎn)制造水平。目前在焊接過(guò)程中通常選用GMAW的焊接方法來(lái)保證焊接過(guò)程中電弧穩(wěn)定性，從而保證軌道車輛的焊接性能。隨著焊接技術(shù)的不斷革新發(fā)展，碳鋼激光焊接方法目前是世界上最新的一種焊接方法，但我國(guó)在這一方面的研究還相對(duì)比較落后，對(duì)于碳鋼激光焊的研究還需進(jìn)一步深入。

此外，由于軌道車輛等碳鋼金屬材料長(zhǎng)時(shí)間的處于外部裸露環(huán)境中，會(huì)不可避免的出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下可能威脅軌道車輛的正常行駛安全。為了防止碳鋼腐蝕，一般需要進(jìn)行碳鋼涂層處理。目前常用的涂層材料有導(dǎo)電聚合物、金屬涂鍍層、電沉積復(fù)合鍍層、屏蔽型聚合物及智能涂層等[6]，涂層材料的使用，大大提高了碳鋼材料的抗腐蝕性能，從而提高軌道車輛的運(yùn)行安全性。

3軌道車輛碳鋼焊接技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

軌道交通是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，隨著軌道交通行業(yè)大力發(fā)展，不斷要求軌道車輛的性能得到提高，軌道車輛的焊接技術(shù)的要求也越來(lái)越高，未來(lái)軌道車輛的焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）碳鋼焊接工藝不斷提高：為了適應(yīng)軌道車輛不斷發(fā)展的技術(shù)要求，焊接工藝必須進(jìn)行技術(shù)革新。主要包括兩方面，第一首先是對(duì)于焊接材料而言，強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、剛性好、工藝性強(qiáng)的碳鋼材料是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。另一方面，焊接技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步革新從而盡可能地減少焊接過(guò)程中焊接熱量的影響范圍，避免焊接裂紋的出現(xiàn)。

（2）碳鋼涂層材料的革新：涂層材料的使用對(duì)于提高軌道車輛等碳鋼材料的使用壽命而言具有重要意義。對(duì)于碳鋼涂層材料而言，應(yīng)該大力開(kāi)發(fā)研究成本低、綠色環(huán)保、加工工藝簡(jiǎn)單的涂層材料。

4總結(jié)

本文總結(jié)了碳鋼材料的焊接工藝，并對(duì)當(dāng)前軌道車輛的碳鋼焊接中的焊接材料、焊條材料以及碳鋼涂層材料等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并指出了軌道車輛碳鋼焊接技術(shù)的碳鋼焊接工藝不斷提高及碳鋼涂層材料的革新的兩方面的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

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作者簡(jiǎn)介：

龔世勇（1987.2-），性別：男，民族：漢，籍貫：重慶潼南，學(xué)歷：大專，就職單位：中國(guó)中車成都機(jī)車車輛有限公司，職稱：電焊工技師，從事工作：軌道交通碳鋼配件焊接.