CN204674119U - 一种轨道车辆的车体及钢铝复合板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轨道车辆的车体及钢铝复合板，能够有效消除钢板和铝合金板之间的结合间隙，具有较高的剥离强度和剪切强度。所述钢铝复合板包括钢板和复合在其上的铝合金板，所述钢板和所述铝合金板之间具有纯铝过渡板，所述纯铝过渡板和所述铝合金板通过爆炸焊接依次复合到所述钢板上。纯铝过渡板的设置能够最终实现钢板和铝合金板的可靠复合，避免复合处的结合面出现结合失效，提高了钢铝复合板的剥离强度，以满足各种环境的使用需求，尤其提高了其抗腐蚀性，更好地适用于轨道车辆。

Description

一种轨道车辆的车体及钢铝复合板

技术领域

本实用新型涉及轨道车辆技术领域，特别是涉及一种轨道车辆的车体及钢铝复合板。

背景技术

现有技术中，轨道车辆通常采用铝合金车体，因铝合金车体的硬度不够，进行连接时，无法直接在车体上攻螺纹孔，此时，需要在攻螺纹孔的部位焊接或机械连接包含碳钢板的铝包铁螺丝座，进而在车体上安装各种部件。

其中，铝包铁是在钢板外面包覆一层铝合金材料，但是，因铝包铁的内层钢板和外层铝合金板之间存在间隙，空气和水可能进入铝包铁间隙内，从而使铝包铁发生腐蚀。

目前，国内已运营的铝合金车辆在检修时发现，焊接在车体上的铝包铁出现不同程度的腐蚀现象，而腐蚀主要发生在铝包铁中钢板和铝合金板的结合面处。为了解决铝包铁腐蚀问题，就要消除铝包铁结合面处的间隙，实现异种金属材料之间的无缝焊接。

因此，如何设计一种新型的钢铝复合板，用于轨道车辆的车体，以消除钢板和铝合金板结合面处的间隙，提高连接可靠性，是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钢铝复合板，能够有效消除钢板和铝合金板之间的结合间隙，具有较高的剥离强度和剪切强度。

本实用新型的另一目的是提供一种采用钢铝复合板的轨道车辆的车体，能够更好地满足车体连接需求，避免发生腐蚀脱落而影响连接可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种钢铝复合板，包括钢板和复合在其上的铝合金板，所述钢板和所述铝合金板之间具有纯铝过渡板，所述纯铝过渡板和所述铝合金板通过爆炸焊接依次复合到所述钢板上。

本实用新型的钢铝复合板，在钢板和铝合金板之间具有纯铝过渡板，则首先将纯铝过渡板通过爆炸焊接复合到钢板上，以便与钢板形成可靠连接；然后，再将铝合金板通过复合到纯铝过渡板上，与纯铝过渡板形成可靠连接。由于爆炸焊接能够实现异种材料的焊接，且异种金属的种类越少结合强度越好，因此，与现有技术中钢板与铝合金板直接复合的结构形式相比，在焊接过程中，碳钢与纯铝的较易结合，且结合强度较高；同时，铝合金板中纯铝的成分较多，其与纯铝板因性质相同而较易结合，能够实现与铝合金板的可靠连接。

可见，纯铝过渡板的设置能够最终实现钢板和铝合金板的可靠复合，避免复合处的结合面出现结合失效，提高了钢铝复合板的剥离强度，以满足各种环境的使用需求，尤其提高了其抗腐蚀性，更好地适用于轨道车辆的车体连接。

可选地，所述纯铝过渡板的厚度为1.8～2.2mm。

可选地，所述铝合金板与所述钢板1的厚度比为1:3。

可选地，所述钢板为碳钢板。

本实用新型还提供一种轨道车辆的车体，具有连接座，所述连接座采用上述任一项所述的钢铝复合板制成。

附图说明

图1为本实用新型所提供钢铝复合板在一种具体实施方式中的结构示意图；

图2为本实用新型所提供钢铝复合板的加工方法在一种具体实施方式中的流程示意图。

图1-2中：

钢板1、铝合金板2、纯铝过渡板3、第一复合板4

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种钢铝复合板，能够有效消除钢板和铝合金板之间的结合间隙，具有较高的剥离强度和剪切强度。

本实用新型的另一核心是提供一种采用钢铝复合板的轨道车辆的车体，能够更好地满足车体连接需求，避免发生腐蚀脱落而影响连接可靠性。

诚如背景技术所述，现有技术中的车体通常采用铝合金材料制成，其硬度较低，当需要进行连接时，无法在车体上直接攻螺纹孔等连接孔，用于安装各种部件。现有技术中的常用做法是在需要攻螺纹孔的位置焊接或者机械连接专用的连接座，以便将待安装部件安装在所述连接座上，进而实现与车体的连接定位。其中，所述连接座可以为螺丝座或者其他安装座。

其中，连接座可以采用铝包铁的材料制成，即在钢板1外面包覆一层铝合金材料，也就是钢铝复合板。

所述钢铝复合板以钢板1为基板、铝合金板2为覆板，在钢板1上复合铝合金板2而成。具体地，在钢板1和铝合金板2之间还设有纯铝过渡板3，形成三层结构的钢铝复合板，即钢板1、纯铝过渡板3和铝合金板2依次层叠设置；首先将纯铝过渡板3复合到钢板1上，然后在过渡层上复合铝合金板2，形成三层复合结构，如图1所示。

具体地，以纯铝板作为过渡板，将其作为第一次复合时的覆板，首先复合到钢板1上，然后将纯铝过渡板3与钢板1第一次复合后形成的第一复合板4作为第二次复合的基板，将铝合金板2作为第二次复合的覆板，进而在纯铝过渡板3上复合铝合金板2，通过两次复合得到所需的钢铝复合板。

为实现各层之间的复合，可以采用爆炸焊接的方式，即纯铝过渡板3和铝合金板2均通过爆炸焊接的方式依次复合到钢板1上，形成三层结构的钢铝复合板。

由于钢板1与纯铝板以及铝合金板2处于异种金属，异种金属间的化学成分和物理性能各异，使用通常的焊接方法非常难于焊接，复合的结合强度不高，无法满足高强度的使用需求。爆炸焊接是以炸药为能源，利用炸药爆炸时产生的冲击波使得两层或者多层同种或者异种材料高度倾斜碰撞而焊合到一起的方法。尤其适用于异种金属间的焊接，通过爆炸焊能够使异种金属间获得强度很高的焊接接头，实现可靠复合，便于提高所形成复合板的整体强度，避免局部结合面分离而产生间隙，更加不会因空气和水填充间隙而产生腐蚀。

上述钢板1可以为碳钢板，以便具有较高的强度，更好地满足连接需求，与车体的结构相互配合，提高连接可靠性。

再者，上述纯铝过渡板3的厚度可以设置在1.8～2.2mm之间，具体可以为2mm左右。采用该厚度的纯铝过渡层，不仅可以满足与钢板1和铝合金板2的爆炸焊接需求，还可以有效降低钢板1与铝合金板2之间的距离，从而有效降低对钢铝复合板性能的影响，在提高结合强度的同时，尽可能的保证所形成钢铝复合板的物理和化学性能。

进一步，铝合金板2和钢板1的厚度比可以为1:3，即以钢板1作为基板，铝合金板2作为覆板，使得所形成的钢铝复合板具有较高的强度，满足在车体上的使用需求。

对铝合金板2和钢板1的厚度可以根据需要进行设置，具体可以参照上述比例。或者，可以根据使用要求，适当地增加或者减小上述比例。与此同时，纯铝过渡板3的厚度应小于铝合金板2，只要能够满足两次爆炸焊接的需求即可，或者说，在满足两次爆炸焊接的基础上，可以尽可能地缩小纯铝过渡层的厚度，以使得钢铝复合板具有较好的物理化学性能。

需要说明的是，现有技术中，铝合金板2与钢板1在进行爆炸焊接时，由于作为覆板的铝合金板2中含有Mg、Zn等低熔点金属元素，在爆炸焊接过程中很容易产生气化和界面熔化反应层，从而导致铝合金和碳钢间结合失效，因此，铝合金和碳钢间进行直接爆炸焊接得不到足够结合强度的复合板材料，必须通过其它工艺方法才能实现。

针对上述问题，本实用新型将纯铝板作为过渡板设置在钢板1和铝合金板2之间，将其作为中间连接的过渡板，由于纯铝的熔点适中，不会在焊接过程中气化，能够以液态的形式存在，以便与液体的碳钢熔合，进而在爆炸焊接中形成可靠连接；再者，在异种金属爆炸焊接时，种类越少，其焊接的可靠性较高，熔合程度较好，故与多种成分的铝合金相比，纯铝板能够与钢板形成可靠的焊接复合，。

与此同时，纯铝与铝合金之间的同性度较高，也能够形成可靠的连接，故通过纯铝过渡板3的设置可以解决钢板1与铝合金板2之间直接复合时结合强度较低的问题。同理，本领域技术人员可以采用其他材料的板材作为过渡板，以解决上述问题，具体可以选用熔点高于Mg和Zn且与铝合金具有较高同性度的其他金属板材。

本实用新型还提供了一种上述钢铝复合板的加工方法，以下结合图2进行详细说明。

所述钢铝复合板的加工方法具体可以包括以下步骤：

S11：对钢板1和纯铝过渡板3进行表面处理和校形，例如，可以采用机械打磨的方法对钢板1和纯铝过渡板3进行表面打磨，去除表面的杂质，且能够形成表面平整的连接面，以提高结合强度；

S12：以钢板1为基板、纯铝过渡板3为覆板进行爆炸焊接，则钢板1和纯铝过渡板3复合，形成第一复合板4；

S13：对所述第一复合板4进行表面处理和校形，具体可以清除第一复合板4表面因爆炸焊接产生的杂质，同时，由于爆炸焊接的作用力较强，很有可能会使得第一复合板4产生弯曲，此时，还可以对第一复合板4进行平整度的校形，将其拉直形成直板，便于后续的第二次爆炸焊接；

S14：以所述第一复合板4为第二次爆炸焊接的基板，以铝合金板2作为第二次爆炸焊接的覆板，将其复合到第一复合板4上，最终形成所需的三层结构的钢铝复合板；

S15：考虑到两次爆炸焊接对钢铝复合板的曲直度影响，可以对钢铝复合板进行校形，以形成直板结构的钢铝复合板，使得其具有较好的使用性能；

S16：在形成钢铝复合板后，还可以对其进行剪切试验、拉伸试验以及剥离试验等多种试验，以验证其性能，保证其结构强度，使其更好地满足安装于车体上的连接座的需求。

值得注意的是，在步骤S12和步骤S14中的爆炸焊接中，所采用的焊接工艺是类似的，但是，爆炸速度和炸药厚度有所不同。将研究发现，爆炸速度和炸药厚度与覆板的厚度和密度相关，则腹板的厚度和密度越大，所需的爆炸速度越快，炸药厚度也越厚，因此，在步骤S12中，由于纯铝过渡板3作为覆板，其厚度和密度均小于步骤S14中的铝合金板2，故所需的爆炸速度和炸药厚度均小于步骤S14中的爆炸速度和炸药厚度。

此外，上述加工方法是通过严格的工艺措施和试验验证，进行大量试制后才获得的，为获取合格产品，需要对各种工艺参数进行合理设置，特别是焊接强度、爆炸时作用在焊接界面上的能量大小、纯铝过渡层的厚度、第二次爆炸焊接对第一次爆炸焊接的影响、复合板剥离强度等。

可以理解，由于第二次爆炸焊接时会对第一次爆炸焊接产生影响，故第二次爆炸焊接的爆炸能量也不宜过大，只要能够将结合面处的金属材料液化、进而使得两层板材焊合即可，避免因能量过大而影响第一次爆炸焊接的结合强度，还可以避免因爆炸能量过大而影响第一复合板4的强度，保证所形成钢铝复合板的平直度。

另一方面，上述步骤S11、S13、S15和S16均可以省略。也就是说，上述步骤S12执行后可以直接进行步骤S14，以便在两次爆炸焊接后形成所需的钢铝复合板。

详细地，在步骤S13中，还可以对铝合金板2进行清理和校形，具体可以参照步骤S11进行。显然，本领域技术人员完全可以采用性能较好的钢板1、纯铝过渡板3以及铝合金板2进行复合，以省略上述步骤S11和S13，直接进行爆炸焊接，形成所需的钢铝复合板。为确保复合的可靠性，也可以设置上述步骤S11和步骤S13。

步骤S15和步骤S16实质上是对钢铝复合板的进一步加工和检验，只要对步骤S12和步骤S14中的加工工艺进行合理控制，完全可以加工出合格的产品。但是，由于爆炸焊接中存在一些不可控因素，故可以增加步骤S15对所形成的钢铝复合板进行进一步的加工和校形处理，以形成表面平整度较高的合格产品，便于后续加工形成所需的连接座。还可以进一步增加步骤S16对钢铝复合板的结构特性进行试验验证，例如，进行拉伸试验、剪切试验以及剥离试验，使得其具有较高的剪切强度和剥离强度，避免在使用过程中在结合面处出现缝隙，以有效防止因空气和水进入结合面处的间隙导致腐蚀，确保用于车体的连接座的使用强度和可靠性。

试验表明，采用上述加工方法形成的钢铝复合板，界面的结合率可以达到100％；众所周知，剪切强度的高低在较大程度上说明了复合板的结合牢固程度，采用上述加工方法形成的钢铝复合板具有较高的界面剪切强度，其剪切强度不低于210MPa。

更为重要的是，由于钢铝复合板的结合界面没有间隙，解决了现有技术中铝包铁连接座的结合面因间隙而引起的腐蚀问题，具有较高的使用强度。

进一步说明的是，爆炸焊接所采用的炸药类型和爆炸时的安装间隙等参数可以参照现有的爆炸焊接进行设置，只要针对第一次爆炸焊接和第二次爆炸焊接所选用覆板的不同进行适度调整即可，此处不再赘述。

以上对本实用新型所提供的轨道车辆的车体及钢铝复合板进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钢铝复合板，包括钢板(1)和复合在其上的铝合金板(2)，其特征在于，所述钢板(1)和所述铝合金板(2)之间具有纯铝过渡板(3)，所述纯铝过渡板(3)和所述铝合金板(2)通过爆炸焊接依次复合到所述钢板(1)上。

2.如权利要求1所述的钢铝复合板，其特征在于，所述纯铝过渡板(3)的厚度为1.8～2.2mm。

3.如权利要求1所述的钢铝复合板，其特征在于，所述铝合金板(2)与所述钢板(1)的厚度比为1:3。

4.如权利要求1-3任一项所述的钢铝复合板，其特征在于，所述钢板(1)为碳钢板。

5.一种轨道车辆的车体，具有连接座，其特征在于，所述连接座采用上述权利要求1-4任一项所述的钢铝复合板制成。