溫峰男 張帥

摘要：軌道交通產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)不言而喻。近年來，隨著國民生產(chǎn)制造水平的不斷提高，軌道交通車輛的制造技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，尤其是碳鋼材料。其良好的焊接特性和完美的材料成型性已廣泛應(yīng)用于軌道車輛的生產(chǎn)。 碳鋼材料的研究也受到了研究者的廣泛關(guān)注。本文將結(jié)合碳鋼材料的特點(diǎn)，分析碳鋼焊接在軌道車輛中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討其未來的發(fā)展前景。研究內(nèi)容對(duì)提高碳鋼焊接在軌道車輛中的應(yīng)用具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;碳鋼焊接;應(yīng)用

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)，金屬材料加工技術(shù)也在不斷發(fā)展。近年來，碳鋼金屬材料因其可制造性強(qiáng)、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。所謂碳鋼材料，通常是指含碳量較低的鐵和碳的復(fù)合材料。在碳鋼金屬材料中，含碳量一般在0.0218%～2.11%之間。對(duì)于碳鋼合金，一般來說，碳含量越高，碳鋼材料的硬度和強(qiáng)度就越高，材料的塑性越低。但對(duì)于碳鋼焊接工藝來說，如果含碳量較高，含碳量較高的鋼在高溫焊接環(huán)境中會(huì)硬化，導(dǎo)致碳鋼材料的焊接性變差，甚至?xí)虼慊鸲冇病?jiān)硬并引起焊接裂紋。因此，對(duì)于不同含碳量的碳鋼材料，應(yīng)根據(jù)含碳量的高低采用不同的焊接工藝。

2.軌道車輛碳鋼焊接應(yīng)用現(xiàn)狀分析

近年來，隨著碳鋼材料在軌道車輛制造過程中的廣泛使用，碳鋼材料的良好性能得到了人們的認(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，改善碳鋼金屬材料的焊接特性已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，一般可分為低碳鋼（含碳量小于）、中碳鋼和高碳鋼（含碳量大于0.6%）。對(duì)于低碳鋼的焊接，一般采用焊縫金屬材料的含碳量低于母材的含碳量，焊條多為Q235。對(duì)于中碳鋼，由于其含碳量較高，其焊接性能相對(duì)于低碳鋼較差。在焊接過程中容易產(chǎn)生裂紋。因此，焊接中碳鋼時(shí)應(yīng)盡量選用。焊接抗裂性較好的材料，避免焊接過程中產(chǎn)生裂紋。中碳鋼一般采用比焊接母材低一級(jí)的低氫焊條焊接。對(duì)于高碳鋼，由于其含碳量較高，焊接時(shí)容易產(chǎn)生硬脆的高碳馬氏體，大大增加了焊接裂紋的發(fā)生概率。焊接高碳鋼時(shí)，應(yīng)根據(jù)要求選用不同的焊條。當(dāng)焊接強(qiáng)度要求比較高時(shí)，可選擇E7015或E6015焊條進(jìn)行焊接;當(dāng)焊接強(qiáng)度要求較低時(shí)，可選擇E309-15或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)于我國軌道車輛而言，從最開始使用的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，在使用過程中發(fā)現(xiàn)Q235的抗腐蝕能力相對(duì)來說比較差，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。

近年來，我國在軌道車輛焊接應(yīng)用研究，尤其是低碳鋼和高強(qiáng)度耐候鋼方面取得了較大進(jìn)展，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，具有一定的研究基礎(chǔ)。在焊絲的選用方面，發(fā)現(xiàn)對(duì)于剛性耐候鋼，ER50-G、ER55-G、E4303、ER50-6等焊接材料性能良好，在當(dāng)前軌道車輛的焊接過程中得到廣泛應(yīng)用。.對(duì)于焊接性能來說，焊接材料的特性無疑更為重要，焊接工藝也很重要。焊接工藝在一定程度上制約了軌道車輛的制造水平。目前，焊接過程中通常采用GMAW焊接方法，以保證焊接過程中電弧的穩(wěn)定性，從而保證軌道車輛的焊接性能。隨著焊接技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，碳鋼激光焊接方法是目前世界上最新的焊接方法，但我國在這方面的研究還比較落后，碳鋼激光焊接的研究還需進(jìn)一步深入研究。-深度。

此外，由于軌道車輛等碳鋼金屬材料長時(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，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)未來發(fā)展趨勢分析

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)的要求也越來越高，未來軌道車輛的焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(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)的碳鋼材料是未來的發(fā)展趨勢。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)該大力開發(fā)研究成本低、綠色環(huán)保、加工工藝簡單的涂層材料。

4.總結(jié)

本文總結(jié)了碳鋼材料的焊接工藝，分析了焊接材料、電極材料和碳鋼涂層材料在當(dāng)前軌道車輛碳鋼焊接中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了軌道車輛碳鋼焊接技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。碳鋼焊接技術(shù)的改進(jìn)和碳鋼涂層材料的創(chuàng)新是未來的兩大發(fā)展趨勢。

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