不銹鋼車體作為當今主流的一種軌道交通車輛類型,由于其結(jié)構(gòu)主體主要采用了不銹鋼材料,其抗腐蝕性能極為優(yōu)越,由于車體外表面不需要采取涂裝等其他工藝措施,在環(huán)保、節(jié)能等方面也具有較大優(yōu)點。目前,不銹鋼車體生產(chǎn)制造主要是以模塊化的方式,首先分別制造出各個結(jié)構(gòu)模塊,然后再進行整體組焊。其中,側(cè)墻模塊作為不銹鋼車體的四大組成模塊之一,具有結(jié)構(gòu)多,而且幅長大等特點。目前,側(cè)墻模塊一般是先預(yù)制各個型材結(jié)構(gòu),再將其組裝拼焊而成,不僅工藝復(fù)雜、而且生產(chǎn)效率低,焊接質(zhì)量得不到保證。隨著市場競爭的加劇以及焊接技術(shù)的不斷發(fā)展,激光焊接開始出現(xiàn)在不銹鋼車體的焊接當中。因此本文主要是針對不銹鋼車體側(cè)墻模塊激光焊工藝的實際需求,對預(yù)制側(cè)墻型材結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,并研究其激光焊接工藝。本文設(shè)計的不銹鋼車體側(cè)墻型材結(jié)構(gòu)由外板、內(nèi)板和波紋板組成,通過激光搭接焊接方式連接起來。波紋板結(jié)構(gòu)是設(shè)計優(yōu)化的重點,波紋板尺寸包括角度、波峰寬度、高度等尺寸。本文采用控制變量的方法,以基準波紋板為尺寸基礎(chǔ),利用仿真軟件HyperMesh求解彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度,對波紋板進行優(yōu)化,最終得到了彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度大幅增加的優(yōu)化波紋板,利用仿真方法確定... 

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

激光焊和點焊的焊接結(jié)構(gòu)

第1章緒論5不銹鋼的變形比碳鋼要大很多。（2）不銹鋼材料的導(dǎo)熱系數(shù)約是碳鋼的三分之一。所以在焊接過程中，熱量輸入后，散熱相對慢一些，使得在焊縫區(qū)域分布著大量的熱量。使得焊縫區(qū)域溫度升高，溫度達到500～800℃時，奧氏體不銹鋼材料中Cr的碳化物會沿晶界析出，導(dǎo)致晶界附近由于Cr的含量減少而出現(xiàn)晶界腐蝕現(xiàn)象，同時不銹鋼材料的屈服強度和抗拉強度也會下降很多，導(dǎo)致材料性能變差[14]。所以，采用SUS301L不銹鋼材料的車體在焊接時通常不使用電弧焊工藝以避免對車體外觀以及耐腐蝕性能的破壞，而是一般使用熱輸入量低的點焊工藝以保證焊接質(zhì)量�？捎糜趭W氏體不銹鋼材料的焊接工藝有很多種，目前廣泛使用的焊接方法有電阻點焊、鎢極氬弧焊（TIG焊）、熔化極活性氣體保護焊、激光焊等。（1）電阻點焊電阻點焊工藝是屬于壓力焊的一種焊接方式，通過電極施加壓力使疊放在一起的工件緊密貼合在一起，利用電流通過接觸區(qū)域時產(chǎn)生的電阻熱，將工件加熱至熔化從而形成焊點。電阻點焊示意圖如下圖1.2所示，其中RW是焊件的內(nèi)部電阻；RC是焊件之間的接觸電阻；RCW是電極與焊件之間的接觸電阻。圖1.2電阻點焊示意圖Fig.1.2SchematicdiagramofresistancespotweldingShamsulJB和HisyamMM對304L不銹鋼的點焊焊接工藝進行了研究，研究焊接電流是如何影響熔核直徑和顯微硬度的，研究結(jié)果顯示，焊接電流的大小對熔核直徑有很大的影響，但是對顯微硬度的影響很小[15]。DjelloulAzzouziAzzouzi,D等人研究分析了兩種不銹鋼板厚度（1mm和1.5mm）的304L不銹鋼在電阻點焊過程中熔核是如何發(fā)展的，結(jié)果顯示，當電接觸電阻最大時，最大熔核厚度與熔核直徑相反，同時，熔核直徑受電接觸電阻的影響較校同時對于

吉林大學碩士學位論文6給定的板厚比（1:1.5），不等板厚的點焊過程中產(chǎn)生的熔核位移不受焊接參數(shù)變化的影響[16]。SandhyaD.Bhat和V.Vijeesh等人分析電流變化對0.4mm厚的304不銹鋼薄板電阻點焊性能的影響。研究表明，將焊接電流從1000A改變?yōu)?000A，焊點熔核尺寸增大并與電流成線性關(guān)系[17]。吳茂國、劉偉等人研究了3.0mm厚SUS301L板按照國標制成電阻點焊的剪切拉伸試樣,對其測定了焊點尺寸和硬度分布,分析了焊核的微觀組織和化學成分,對斷口進行了掃描電鏡及能譜分析。試驗表明,在現(xiàn)有的工藝參數(shù)下,該點焊接頭的剪切強度滿足設(shè)計標準和日本工業(yè)標準,焊核組織和成分較純凈,焊點的塑性較好[17]。（2）鎢極氬弧焊（TIG焊）鎢極氬弧焊時常被稱為TIG焊，是一種在鎢電極和工件之間產(chǎn)生熱量的電弧焊接方式。在焊接過程中，鎢極、熔池以及附近受熱區(qū)域通常由噴嘴噴出的保護氣體（通常為氬氣）將其隔離起來以避免空氣進入對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。圖1.3TIG焊示意圖Fig.1.3SchematicdiagramofTIGweldingPramodKumar等人對304L不銹鋼薄板進行了TIG焊連接，并建立了TIG焊接的數(shù)值模型，研究變化的焊接電流對溫度分布曲線的影響，觀察到峰值溫度隨著焊接電流的增加而增加，并且數(shù)值模擬結(jié)果通過與實驗結(jié)果吻合良好[19]。南昌航空大學的劉天祥和陳煥明采用脈沖TIG焊接方法焊接薄板奧氏體不銹鋼，研究了焊接基值電流、峰值電流以及脈沖頻率等各個不同焊接工藝參數(shù)與焊件質(zhì)量的關(guān)系，分析結(jié)果得到：峰值電流、基值電流以及占空比的增加都會導(dǎo)致焊縫的熔寬變大，而脈沖頻率的增加導(dǎo)致焊點之間的重疊量變大，同時也得到了焊縫宏觀形貌最佳的工藝參數(shù),即峰值電流21A，基值電流8A，占空比45%，脈沖頻率8Hz[20]。（3）熔化極活性氣體保護焊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]輕量化復(fù)合材料車體粘接接頭設(shè)計及試驗驗證[J]. 劉金鳳,王元伍,孫宏海,單暉,劉民軍.  中國膠粘劑. 2019(11)
[2]車體用301L-HT不銹鋼藥芯焊絲MAG焊研究[J]. 何建英,張仁航,姬書得,馬琳.  熱加工工藝. 2018(23)
[3]殘余應(yīng)力對薄板激光搭接接頭力學性能的影響[J]. 梁行,姜云祿,陳懷寧,闞盈.  焊接學報. 2017(10)
[4]不銹鋼薄板激光搭接焊殘余應(yīng)力測量方法對比研究[J]. 李樹虎,姜云祿,陳懷寧,梁行,趙瑞榮,韓曉輝.  焊接. 2017(08)
[5]地鐵車輛不銹鋼車體發(fā)展概況[J]. 程海鵬.  中小企業(yè)管理與科技(上旬刊). 2017(06)
[6]不銹鋼薄板非熔透激光搭接焊熱源模型[J]. 韓曉輝,陳靜,闞盈,陳懷寧,趙瑞榮.  中國激光. 2017(05)
[7]頂磨式軋輥磨床頭架主軸分析及拓撲優(yōu)化[J]. 楊旭東,黃平,李星淵,周昊,曹菡婷.  機床與液壓. 2016(23)
[8]Q345鋼激光焊與氣體保護焊的焊接變形與殘余應(yīng)力對比[J]. 毛志濤,蒲曉薇,汪維登,葉延洪,鄧德安.  中國激光. 2016(06)
[9]脈沖TIG焊工藝參數(shù)對薄板不銹鋼焊縫成形的影響[J]. 劉天祥,陳煥明.  熱加工工藝. 2015(19)
[10]鐵道車輛側(cè)墻板塊的焊接技術(shù)[J]. 河田直樹,彭惠民.  國外機車車輛工藝. 2015(03)

博士論文
[1]軌道客車用SUS301L奧氏體不銹鋼激光疊焊技術(shù)研究[D]. 劉佳.長春理工大學 2012

碩士論文
[1]高速公路加寬橋梁有限元仿真及應(yīng)用[D]. 譚暢.長安大學 2019
[2]SUS301L奧氏體不銹鋼激光填絲焊工藝與接頭性能研究[D]. 吳世彪.吉林大學 2019
[3]保護氣體對06Cr19Ni10不銹鋼MAG焊接頭組織與性能的影響[D]. 宗桓旭.大連交通大學 2018
[4]基于Optistruct的某型商用車車架輕量化研究[D]. 鄧莉平.西華大學 2017
[5]不銹鋼薄板激光焊與電阻點焊數(shù)值模擬對比研究[D]. 于超.吉林大學 2014
[6]車用波紋夾芯板彎曲性能研究[D]. 孫小曼.大連理工大學 2013
[7]城軌客車側(cè)墻激光焊機器人工作站仿真及離線編程[D]. 張宗巧.吉林大學 2013
[8]城軌客車用不銹鋼薄板激光搭接焊接頭組織與力學行為研究[D]. 李磊.大連交通大學 2012
[9]地鐵不銹鋼車體結(jié)構(gòu)性能研究[D]. 李培.大連交通大學 2010
[10]冷軋奧氏體不銹鋼車體材多點焊結(jié)構(gòu)強度和疲勞可靠性的試驗研究[D]. 王潤姣.北京交通大學 2010



本文編號：3522274