CN104908762B - 一种铁路铝合金货车端墙及其搅拌摩擦焊制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种铁路铝合金货车端墙及其搅拌摩擦焊制作方法，端墙整体由铝合金型材拼接形成；根据车体端墙的形状和要求，采用不同铝合金型材，通过搅拌摩擦焊将铝合金型材相互焊接起来，形成整块铝合金端墙。所述搅拌摩擦焊是将组成铁路铝合金漏斗车端墙的铝合金型材按照顺序排列起来，并通过搅拌摩擦焊将各铝合金型材相互之间焊接连接在一起，形成整块的铁路铝合金漏斗车端墙。本发明采用铝合金型材组成墙板，具有结构稳定，强度高，外形美观的特点，相比原来的用板铆接在框架上，整体强度要提高很多，而且外形十分美观漂亮。

Description

一种铁路铝合金货车端墙及其搅拌摩擦焊制作方法
技术领域
本发明涉及到一种铁路货车车辆的部件及其制作方法，具体涉及一种铁路货车端墙及其焊接制作方法，特别是一种利用搅拌摩擦焊制作铁路铝合金货车端墙的方法及产品，属铁路货车制造技术领域。
背景技术：
铁路货物运输是铁路运输的重要组成部分，铁路上用于载运货物的车辆统称为铁路货车。按其用途不同，可分为通用货车和专用货车。主要类型有棚车、敞车、罐车、平板车和漏斗车等。近来为了提高运力，提出了采用铝合金材料制作铁路货车，其中铝合金铁路漏斗车就是其中一种，但是现在的漏斗车都是采用的框架式结构，即在转向架上放置一个整体框架的车体，这些车体都是通过不同的型材组装起来形成一个车体框架，再将钢板或铝合金板通过铆接固定在框架的车体上。采用这样的方法铁路货车制作出来的铁路货车，虽然采用了铝合金材料可以减轻车体的重量，但是整体的结构很复杂，施工难度大，而且外表由于框架都显露在外面，所以不是显得很整洁，很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN201420574269，名称为“一种铁路货车及其端墙” 的实用新型专利，该专利公开了一种铁路货车及其端墙，其结构简单，制造难度低，所需的零部件较少，且具有较高的强度和刚度，使用可靠性较好。所述端墙包括由左至右依次连接的若干分墙板，所述分墙板包括均在上下方向上延伸的内侧板和外侧板，所述内侧板和外侧板相互连接，且两者之间具有中空腔，所述中空腔内设有加强筋。
2、专利号为CN201320893077，名称为“一种铁路货车车体整体端墙板” 的实用新型专利，该专利公开了一种铁路货车车体整体端墙板，包括铝合金挤压型材制成的横带和墙板，所述横带和墙板之间采用搅拌摩擦焊工艺焊接在一起。
3、专利号为CN201410787613， 名称为“一种端墙外凸式大容积煤炭漏斗车”的发明专利，该专利公开了一种端墙外凸式大容积煤炭漏斗车，其特征在于：它包括一车体，所述车体包括两对称向内倾斜设置的端墙，每一所述端的上段由一板结构经过两次弯折而成，形成一截面为梯形的槽体；所述端墙的下段由一板结构经过五次弯折而成，形成一位于下段中部的矩形外凸槽，所述矩形外凸槽伸入靠近所述端墙一侧的一车轮对之间。本发明能够充分利用所述车轮对之间的空间体积；在不影响煤炭下卸的前提下增加所述车体容积，且所述端墙具有更高的刚度，不容易受力变形。
所以上述这些专利虽然都涉及到铁路漏斗车，也都提出了采用铝合金对结构进行一些改进，但都没有从根本上改变现有的采用整体框架，再在上面铆接铝合金板的方式和结构，因此现有铝合金漏斗车的整体结构制作复杂，外形不美观的问题仍然存在，仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有铁路铝合金漏斗车所存在的结构复杂，制作难度大，外形不美观的不足，提出一种新的铁路铝合金货车端墙及其制作方法，该铁路铝合金货车端墙具有结构简单，制作简便，外形美观的特点。
为了达到这一目的，本发明提供了一种铁路铝合金货车端墙，端墙整体由铝合金型材拼接形成；根据车体端墙的形状和要求，采用不同铝合金型材，通过搅拌摩擦焊将铝合金型材相互焊接起来，形成整块铁路铝合金货车端墙。
进一步地，所述的铝合金型材包括“7”字形型材1件，一字加小三角筋条型材4件，一字加大三角筋条型材3件，共计8件。
进一步地，所述的铝合金型材按照一块一字加小三角筋条型材，一块一字加大三角筋条型材，交叉排列，末尾为“7”字形型材的顺序组合选择装配在一起，组合拼接焊接在一起，形成整体端墙。
一种实现上述铁路铝合金漏斗车端墙的搅拌摩擦焊接方法，将组成铁路铝合金漏斗车端墙的三种铝合金型材按照顺序排列起来，并通过搅拌摩擦焊将各铝合金型材相互之间焊接连接在一起，形成整块的铁路铝合金漏斗车端墙。
进一步地，所述的搅拌摩擦焊工艺过程为：
1)型材检验；
2)焊前准备；
3)型材装配；
4)搅拌摩擦焊接；
5)焊后去飞边；
6)焊后滚压校形；
7)焊缝背面打磨；
8)最终检验。
进一步地，所述的型材检验是端墙在进行搅拌摩擦焊接前按检验规程对型材进行抽检，抽检完后准备型材8件，包括“7”字形型材1件，一字加小三角筋条型材4件，一字加大三角筋条型材3件，共计8件，用电动钢丝刷对焊接区域进行机械打磨，要求去除表面氧化膜，打磨结束后，用酒精或丙酮擦拭待焊区域上下表面及对接面。
进一步地，所述的焊前准备是用千分尺测量焊接区域厚度，要求每500mm测量一个点，并用记号笔将测量值标于型材上；测量结束后，对一字加小三角筋条型材与一字加大三角筋条型材之间共3组及一字加小三角筋条型材与“7”字形型材1组，进行型材之间选择装配，装配前检查焊接垫板有无凹坑和铝屑等异物，并对焊接垫板进行清理。
进一步地，所述的型材装配是压紧上表面，要求垫板与型材焊接区域贴实，侧顶顶紧，装配间隙≤0.4mm，错边量≤0.4mm。装配完成后，选用搅拌头，其中预焊搅拌头规格为：轴肩Φ8mm，同心圆环；针长1mm；锥形、带螺纹；正式焊接搅拌头规格为：针长T-0.3mm≤L≤T-0.2mm，轴肩：Φ20mm；搅拌针形式规格为：锥形、带螺纹、三切面。
进一步地，所述的搅拌摩擦焊接是编辑焊缝的焊接程序，并进行模拟，要求对中偏差≤0.4mm，单条焊缝起始和结束端未焊长度≤10mm。预焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min， 正式焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min，采用预焊搅拌头和正式焊搅拌头先后进行焊接；焊接过程中要求压入量0.1～0.3mm，注意观察焊缝表面成形以及尾孔成形；焊接时，先焊接第一条焊缝，从一端开始往另一端焊接，焊接完第一条焊缝后，将焊接机头移至第二条焊缝的起始位，开始焊接第二条焊缝，然后依次焊接第三条焊缝至第七条焊缝。
进一步地，所述的焊后去飞边是待全部焊接完后，用剔刀将焊接飞边剔除，操作时保证焊缝表面与母材圆滑过渡。
进一步地，所述的滚压校形是清除飞边后，用滚轮对第一条焊缝至第七条焊缝进行滚压校形，滚压前先检查校形滚轮及滚轮架，如滚轮转动不灵活、滚轮轴及滚轮架磨出沟槽、滚轮体表面磨出凹坑等情况，均应更换滚轮；滚轮宽度20-25mm，直径≥40mm；滚压校形参数：压力12KN，速度1000mm/min。
进一步地，所述的焊缝背面打磨是滚压校形完后，将端墙从焊接工装上卸下，将千叶轮装在电动砂轮机上对焊缝背面进行机械打磨。
进一步地，所述的最终检验是打磨完毕后，对侧墙进行最终检验。检验合格后，运转入库房。
本发明的优点在于：
本发明采取铝合金型材拼接形成铁路铝合金漏斗车端墙，主要有以下特点：
(1) 采用铝合金型材组成墙板，具有结构稳定，强度高，外形美观的特点，相比原来的用板铆接在框架上，整体强度要提高很多，而且外形十分美观漂亮；
(2) 焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件变形小；通过合理的排列型材可以使得整体结构得到很好的优化；
(3) 能一次宪成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接，适用广；
(4) 操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高；
(5) 无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；
(6)焊接过程安全、无缺陷、无飞溅、无污染、无烟尘、无辐射等；
(7)焊接质量稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的铁路铝合金漏斗车端墙结构示意图；
图2是本发明的铁路铝合金漏斗车端墙结构俯视示意图；
图3是本发明“7”字形型材结构示意图；
图4是本发明一字加小三角筋条型材结构示意图；
图5是本发明一字加大三角筋条型材结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
通过附图可以看出，本发明涉及一种铁路铝合金货车端墙，端墙整体由铝合金型材拼接形成；根据车体端墙的形状和要求，采用不同铝合金型材，通过搅拌摩擦焊将铝合金型材相互焊接起来，形成整块铁路铝合金货车端墙。
所述的铝合金型材包括“7”字形型材1，一字加小三角筋条型材2，一字加大三角筋条型材3，其中，“7”字形型材1件，一字加小三角筋条型材4件，一字加大三角筋条型材3件，共计8件。
所述的铝合金型材按照一块一字加小三角筋条型材1、2、3和4，一块一字加大三角筋条型材5、6和7，交叉排列，末尾为“7”字形型材8的顺序组合选择装配在一起，组合拼接焊接在一起，形成整体端墙。
所述的组合拼接焊接为搅拌摩擦焊接，一字加小三角筋条型材与一字加大三角筋条型材的焊缝9、10、11、12、13和14和一字加小三角筋条型材与“7”字形型材之间的焊缝15。
上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
从上述实施例可以看出，本发明还涉及一种实现上述铁路铝合金漏斗车端墙的搅拌摩擦焊接方法，一种实现上述铁路铝合金漏斗车端墙的搅拌摩擦焊接方法，将组成铁路铝合金漏斗车端墙的三种铝合金型材按照顺序排列起来，并通过搅拌摩擦焊将各铝合金型材相互之间焊接连接在一起，形成整块的铁路铝合金漏斗车端墙。
进一步地，所述的搅拌摩擦焊工艺过程为：
9)型材检验；
10)焊前准备；
11)型材装配；
12)搅拌摩擦焊接；
13)焊后去飞边；
14)焊后滚压校形；
15)焊缝背面打磨；
16)最终检验。
进一步地，所述的型材检验是端墙在进行搅拌摩擦焊接前按检验规程对型材进行抽检，抽检完后准备型材8件，包括“7”字形型材1件，一字加小三角筋条型材4件，一字加大三角筋条型材3件，共计8件，用电动钢丝刷对焊接区域进行机械打磨，要求去除表面氧化膜，打磨结束后，用酒精或丙酮擦拭待焊区域上下表面及对接面。
进一步地，所述的焊前准备是用千分尺测量焊接区域厚度，要求每500mm测量一个点，并用记号笔将测量值标于型材上；测量结束后，对一字加小三角筋条型材与一字加大三角筋条型材之间共3组及一字加小三角筋条型材与“7”字形型材1组，进行型材之间选择装配，装配前检查焊接垫板有无凹坑和铝屑等异物，并对焊接垫板进行清理。
进一步地，所述的型材装配是压紧上表面，要求垫板与型材焊接区域贴实，侧顶顶紧，装配间隙≤0.4mm，错边量≤0.4mm。装配完成后，选用搅拌头，其中预焊搅拌头规格为：轴肩Φ8mm，同心圆环；针长1mm；锥形、带螺纹；正式焊接搅拌头规格为：针长T-0.3mm≤L≤T-0.2mm，轴肩：Φ20mm；搅拌针形式规格为：锥形、带螺纹、三切面。
进一步地，所述的搅拌摩擦焊接是编辑焊缝的焊接程序，并进行模拟，要求对中偏差≤0.4mm，单条焊缝起始和结束端未焊长度≤10mm。预焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min， 正式焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min，采用预焊搅拌头和正式焊搅拌头先后进行焊接；焊接过程中要求压入量0.1～0.3mm，注意观察焊缝表面成形以及尾孔成形；焊接时，先焊接第一条焊缝，从一端开始往另一端焊接，焊接完第一条焊缝后，将焊接机头移至第二条焊缝的起始位，开始焊接第二条焊缝，然后依次焊接第三条焊缝至第七条焊缝。
进一步地，所述的焊后去飞边是待全部焊接完后，用剔刀将焊接飞边剔除，操作时保证焊缝表面与母材圆滑过渡。
进一步地，所述的滚压校形是清除飞边后，用滚轮对第一条焊缝至第七条焊缝进行滚压校形，滚压前先检查校形滚轮及滚轮架，如滚轮转动不灵活、滚轮轴及滚轮架磨出沟槽、滚轮体表面磨出凹坑等情况，均应更换滚轮；滚轮宽度20-25mm，直径≥40mm；滚压校形参数：压力12KN，速度1000mm/min。
进一步地，所述的焊缝背面打磨是滚压校形完后，将端墙从焊接工装上卸下，将千叶轮装在电动砂轮机上对焊缝背面进行机械打磨。
进一步地，所述的最终检验是打磨完毕后，对侧墙进行最终检验。检验合格后，运转入库房。
本发明的优点在于：
本发明采取铝合金型材拼接形成铁路铝合金漏斗车端墙，主要有以下特点：
(1) 采用铝合金型材组成墙板，具有结构稳定，强度高，外形美观的特点，相比原来的用板铆接在框架上，整体强度要提高很多，而且外形十分美观漂亮；
(2) 焊接接头热影响区显微组织变化小．残余应力比较低，焊接工件变形小；通过合理的排列型材可以使得整体结构得到很好的优化；
(3) 能一次宪成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接，适用广；
(4) 操作过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高；
(5) 无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；
(6)焊接过程安全、无缺陷、无飞溅、无污染、无烟尘、无辐射等；
(7)焊接质量稳定可靠。

Claims (5)

1.一种铁路铝合金货车端墙的搅拌摩擦焊接方法，将组成铁路铝合金货车端墙的三种铝合金型材按照顺序排列起来，并通过搅拌摩擦焊将各铝合金型材相互之间焊接连接在一起，形成整块的铁路铝合金货车端墙；所述的搅拌摩擦焊工艺过程为：
型材检验；
焊前准备；
型材装配；
搅拌摩擦焊接；
焊后去飞边；
焊后滚压校形；
焊缝背面打磨；
最终检验；
所述的型材检验是端墙在进行搅拌摩擦焊接前按检验规程对型材进行抽检，抽检完后准备型材8件，包括“7”字形型材1件，一字加小三角筋条型材4件，一字加大三角筋条型材3件，共计8件，用电动钢丝刷对焊接区域进行机械打磨，要求去除表面氧化膜，打磨结束后，用酒精或丙酮擦拭待焊区域上下表面及对接面。
2.如权利要求1所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述的焊前准备是用千分尺测量焊接区域厚度，要求每500mm测量一个点，并用记号笔将测量值标于型材上；测量结束后，对一字加小三角筋条型材与一字加大三角筋条型材之间共3组及一字加小三角筋条型材与“7”字形型材1组，进行型材之间选择装配，装配前检查焊接垫板有无凹坑和铝屑等异物，并对焊接垫板进行清理。
3.如权利要求2所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述的型材装配是压紧上表面，要求垫板与型材焊接区域贴实，侧顶顶紧，装配间隙≤0.4mm，错边量≤0.4mm；装配完成后，选用搅拌头，其中预焊搅拌头规格为：轴肩Φ8mm，同心圆环；针长1mm；锥形、带螺纹；正式焊接搅拌头规格为：针长T-0.3mm≤L≤T-0.2mm，轴肩：Φ20mm；搅拌针形式规格为：锥形、带螺纹、三切面。
4.如权利要求3所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述的搅拌摩擦焊接是编辑焊缝的焊接程序，并进行模拟，要求对中偏差≤0.4mm，单条焊缝起始和结束端未焊长度≤10mm；预焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min， 正式焊参数：转速1400rpm，焊速1000mm/min，采用预焊搅拌头和正式焊搅拌头先后进行焊接；焊接过程中要求压入量0.1～0.3mm，注意观察焊缝表面成形以及尾孔成形；焊接时，先焊接第一条焊缝，从一端开始往另一端焊接，焊接完第一条焊缝后，将焊接机头移至第二条焊缝的起始位，开始焊接第二条焊缝，然后依次焊接第三条焊缝至第七条焊缝。
5.如权利要求4所述的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：所述的焊后去飞边是待全部焊接完后，用剔刀将焊接飞边剔除，操作时保证焊缝表面与母材圆滑过渡；所述的滚压校形是清除飞边后，用滚轮对第一条焊缝至第七条焊缝进行滚压校形，滚压前先检查校形滚轮及滚轮架，如滚轮转动不灵活、滚轮轴及滚轮架磨出沟槽、滚轮体表面磨出凹坑情况，均应更换滚轮；滚轮宽度20-25mm，直径≥40mm；滚压校形参数：压力12KN，速度1000mm/min；所述的焊缝背面打磨是滚压校形完后，将端墙从焊接工装上卸下，将千叶轮装在电动砂轮机上对焊缝背面进行机械打磨。
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