隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，人民生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏也在不斷加快，高效的出行方式越來越受到人們的重視。在城市交通中扮演重要角色之一就是城市軌道交通，一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度往往能夠從這個(gè)城市的軌道交通中體現(xiàn)，而地鐵是作為城市軌道交通中最重要的組成部分。自1971年1月我國第一條地鐵北京地鐵開始試運(yùn)營以來，中國天津、香港、上海、廣州、重慶、武漢、深圳等20多個(gè)城市開始陸陸續(xù)續(xù)建設(shè)地鐵，截止2016年為止，中國已經(jīng)有28個(gè)城市建成地鐵并投入使用，因?yàn)榈罔F的舒適、快捷和便利,如今已成為人們出行的重要交通工具。
激光焊接在不銹鋼車體中的應(yīng)用
由于工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于地鐵的提速要求不斷增高，地鐵必須要經(jīng)過不斷的升級，才能實(shí)現(xiàn)城市發(fā)展建設(shè)的需求?，F(xiàn)如今，對于地鐵的要求很高，客車的車體結(jié)構(gòu)一定要牢固，必須要有高強(qiáng)度的抗撞擊能力、高強(qiáng)的抗腐蝕性能及防火性能。2016年7月媒體報(bào)道，中國制造出口的26輛地鐵列車因車身輕微裂紋被新加坡退回原廠更換，盡管沒有出現(xiàn)安全問題，但可見各國對安全保障要求非常嚴(yán)格。不銹鋼材料因其較好的撞擊吸能特性、輕量化、高防腐性和制造工藝簡單等特點(diǎn)，已成為重要的客車應(yīng)用之一。
激光焊接具有時(shí)間短、費(fèi)用低、效率高、熔焊深度大、產(chǎn)生的焊接熱少、焊縫強(qiáng)度高、寬度小等優(yōu)勢，特別適合應(yīng)用在不銹鋼車體的焊接。不銹鋼機(jī)車車身焊接指的是機(jī)車的不銹鋼蒙皮與內(nèi)部骨架由內(nèi)向外用激光焊接起來。與傳統(tǒng)焊接不同，它不允許蒙皮外表面看到焊接痕跡和熱變形，對外表美觀度要求很高，好似“無疤縫合”。這種激光焊接方法在歐美日等發(fā)達(dá)國家機(jī)車制造中被普遍采用，成為新型高端機(jī)車制造的重要技術(shù)之一。以往不銹鋼城軌客車的車體一直采用電阻點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)外觀水平不高、密封性差，且由于焊點(diǎn)較多，外板結(jié)構(gòu)常出現(xiàn)面外變形等缺陷。不銹鋼車體與普通的碳鋼相比，熱膨脹的幾率很大，并且導(dǎo)線的系數(shù)很小，在焊接的時(shí)候，焊接的時(shí)間一定要把握好，如果時(shí)間過長會產(chǎn)生很大殘余應(yīng)力。采用激光搭接焊取代電阻點(diǎn)焊具有車體結(jié)構(gòu)無焊接痕跡、外觀變形小、密封性好、接頭剪切拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度高等優(yōu)勢。
激光-電弧復(fù)合熱源焊接綜合了激光和電弧各自的優(yōu)點(diǎn)，具有激光焊接的高速度、高效率、低熱輸入和電弧焊接良好的橋聯(lián)性和填充金屬熔敷效率高的特性。近年來，鋁合金激光-電弧復(fù)合熱源焊接的研究異常活躍，并開始走向工業(yè)應(yīng)用，如大眾汽車公司已將激光-電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)應(yīng)用于Phaeton轎車鋁合金車門和奧迪A8鋁合金轎車側(cè)頂梁的焊接。
激光在軌道車輛制造的其他應(yīng)用案例
激光技術(shù)作為二十世紀(jì)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)齊名的四項(xiàng)重大發(fā)明之一，憑借其加工速度快、高效率、無噪音、無污染，屬于綠色制造技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。早在2012年，北京地鐵14號線試運(yùn)營時(shí)，其列車車身全部不噴涂，通體都是材料本身的金屬色，只有車頭為了裝飾噴涂了紅色。據(jù)悉，以往的地鐵車身由碳鋼制造，這種材料每3至5年要噴涂一次，否則容易生銹，影響車輛壽命。北京14號線的列車車廂制造采用了由北工大參與研究、創(chuàng)新的激光焊接不銹鋼技術(shù)，這一技術(shù)使得車體材料可以從以往的碳鋼換為更加抗氧化的不銹鋼。因此14號線的車體無需噴涂料，便可直接投入使用，不僅節(jié)省了噴涂的費(fèi)用，也更加環(huán)保。
2016年12月21日，青島市地鐵11號線在中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司正式下線。該車設(shè)計(jì)最高運(yùn)行時(shí)速達(dá)120公里，是目前國內(nèi)速度最快的地鐵列車。據(jù)了解，該系統(tǒng)主體部分包括直角坐標(biāo)龍門框架移動機(jī)器人、6000W CO2激光器、工作平臺及滾輪壓緊裝置，分為龍門停泊區(qū)、激光焊接區(qū)，激光焊接區(qū)又分4個(gè)工作區(qū)，它能一次性完成一節(jié)車廂的焊接。采用這種新型的激光焊接技術(shù)，不僅提高了不銹鋼車體結(jié)構(gòu)的密閉性和整體強(qiáng)度，而且使車體更加光滑平整，外表更美觀。
激光焊接技術(shù)在軌道客車中的應(yīng)用趨勢
激光焊接技術(shù)在城軌客車中的應(yīng)用十分廣泛，在歐美發(fā)達(dá)國家，很多城軌客車的零部件都是采用激光焊接技術(shù)完成的。比如利用激光焊接技術(shù)對面板進(jìn)行焊接，最后再進(jìn)行沖壓，使得車身面板結(jié)構(gòu)的輕度更大；同時(shí)，在地鐵的側(cè)門引用激光焊接技術(shù)，有利于提高焊接的精準(zhǔn)度和效率，并且能夠保持車身的美觀。另外，許多發(fā)達(dá)國家在磁懸浮列車、城市輕軌客車以及各種高速列車的制造過程中都應(yīng)用到了激光焊接技術(shù)，并且都取得了很大的效果。
隨著社會的不斷進(jìn)步，地鐵會逐漸覆蓋更多的城市，激光焊接技術(shù)會成為城軌客車車體的不銹鋼應(yīng)用的主要發(fā)展方向，同時(shí)對于激光焊接技術(shù)的要求也會提高，所以加強(qiáng)激光焊接工作的研究是很有必要的。