《铝合金动车组受电弓安装座组焊工艺》
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摘 要：受电弓具有弓头质量小、良好空气动力学特性、良好的受流性能、结构简单、维修方便等特点,是高速列车的十大关键技术之一.我国高速动车组以CRH系列作为基础进行了不断地创新.在此过程中,受电弓作为重要的电力连接部件也在不断地发展.本文就铝合金动车组受电弓安装座组焊工艺展开探讨.
关键词：铝合金;动车组;组焊工艺
1.铝合金车体材料简介
铝合金普遍应用于动车组车体生产过程中,通过添加镁、锰、硅、铜、锌等元素,可获得不同性能的金属材料,适用于车体不同受力部位.目前主要由5000系列（Al-Mg合金）、6000系列（Al-Mg-Si合金）、7000（Al-Zn-Mg-合金）系列.5000系列、6000系列、7000系列呈现不同的特性,普遍使用的铝合金主要A5083、A6N01,A7N01三种材料,其中A5083用在骨架及板状的制件,其耐蚀性、焊接性好,但挤压性能差;A6N01主要用在车顶、侧墙、底架地板、端墙等受力不大的部件;A7N01主要用在牵引梁、枕梁、车钩座、缓冲梁、高度阀座、抗蛇形扭杆座等受力较大的部件制造.受电弓安装座材料为A508-O（退火）.
2.高速动车组用受电弓概述
（1）SSS400+型受电弓.SSS400+受电弓适用于CRH3型车,同样为单臂式,双滑板结构.一台完整的受电弓主要有受电弓本身和安装于车内的气路控制阀板组成.受电弓的控制通过网络来实现.司机通过操作升降弓开关来触发电磁阀,将气路打开,通过压缩空气的驱动将受电弓提升以实现升弓.受电弓的运行情况通过压力开关传输到CCU,CCU再将信号通过车辆控制总线发送到HMI.当受电弓在运行过程中发生故障例如碳滑板破裂﹑碳滑板磨耗过限时,快速下降阀被触发将受电弓快速降下.与此同时,压力开关将相关信号传输到CCU,经CCU诊断处理后再将相关故障代码发送给HMI,实现信息的人机交换并提醒司机及时换弓.（2）DSA250型受电弓.DSA250型受电弓适用于CRH1﹑CRH2和CRH5型车.整个受电弓采用单臂式结构,并配备了双碳滑板,以保证在运行过程中良好的导电性.受电弓主要由底架,上下臂和弓头三部分组成.为了实现轻量化的技术要求,受电弓的运动部件及弓头均采用铝合金结构.在运行过程中考虑到滑板的结构,因此将滑板的使用限度设定为不小于5mm,两滑板之间的高度差不大于3mm.为了防止碳滑板过度磨损,在进行设计时将碳滑板设计为中空结构,并通过气路与控制阀板上的压力开关连接,当磨损超限漏气时（即压缩空气值降为2.5bar时）,触发压力开关,并启动ADD功能,最终使受电弓快速下降,实现降弓保护.（3）CX主动控制型受电弓.CX型受电弓适用于CRH380B型车,由法维莱制造.与普通受电弓不同,首先,该受电弓采用了单滑板结构,同时将滑板材料更改为渗铜碳滑板延长了使用寿命;其次,增加了受电弓控制单元（PCU）,可以在受电弓动态运行时,对弓网接触力进行调节控制;再次,弓体采用了新的合成材料,使受电弓减轻30%～40%;最后,采用了更高精度的空气调节装置.因此,CX型受电弓结构简单,重量轻,动态接触力可调整,可靠性更高.受电弓本身通过压缩空气来进行驱动.压缩空气由车辆管道供应并通过APIM单元进入升弓气囊.气囊在压缩空气的作用下产生扭矩,并通过凸轮和弹性连接轴以铰链的方式连接,从而实现升弓.降弓时关断压缩空气管路,依靠受电弓自重降弓.如果压缩空气供应中断或低压电源发生故障,受电弓将会启动ADD装置自动降弓.该受电弓的工作原理与DSA250型受电弓相似,不同的是该受电弓的动态特性可以调整.受电弓动态特性的调整是通过与阻尼器相连的两级悬挂来实现的.第一级悬挂由气囊完成.受电弓控制单元可确保气囊的压力保持恒定,并与受电弓的高度无关.第二级悬挂由弓头的弹簧来实现调整.通过两级悬挂可以实现该受电弓良好的动态调整性能.
3.铝合金动车组受电弓安装座组焊工艺
3、1受电弓工作特点
受电弓的工作特点就是先快后慢.（1）受电弓靠滑动接触而受流,因此在机车运行中,受电弓动作轻巧、平稳,动态特性稳定,升、降弓时不产生过分冲击.滑板与接触导线接触时,要求特性可靠、磨耗小.（2）防止弹跳,弹跳会产生弓网间的拉弧造成弓网的烧损.升弓时滑板离开底架要快,贴近接触（3）防止对底架有过分的机械冲击.降弓时脱离接触网导线要快,以防拉弧造成烧损,落在底架上要慢.
3、2受电弓安装座施工工艺
（1）电弓安装座安装、点固.受电弓安装座安装在车顶的外侧,为了保证紧密安装,首先对车顶板外已焊焊缝进行处理：用风动铣刀将安装部位的通长焊缝部位焊缝余高磨平.根据胶片样板画出的安装座安装位置,先将中间受电弓安装座放置,在划线部位对正,再将另外两个安装座预放置,然后放上安装样板,放入定位销,将受电弓安装座整体定位,要求安装座底座与车顶板间隙要求小于1mm,上平面卡平间隙不超过1.5mm.将受电弓安装座点固后松开安装样板,然后进行点固,焊此板厚组合为3mm+5mm铝合金板,焊接时采用脉冲MIG焊,焊丝为φ1.2mm铝合金焊丝,牌号为ER5356,保护气体材料纯度大于99.999%的高纯氩气,焊接时使用KEMPPI3200风冷焊机.点固焊是应该在距工件端部20mm以上处进行焊接,焊缝长度为15mm左右.考虑到具体施工的情况有所不同,其中电流,电压,焊接速度可以上下浮动10%,如果当环境温度低于8℃时或当环境湿度大于80%时,为了防止产生气孔、焊缝熔合不良等缺陷,需对待焊部位进行预热,注意预热温度应低于150℃,且时间不要太长,避免破坏母材的性能.（2）正式焊接.由前面所知铝合金的线膨胀系数大,即焊接時容易产生变形,为了减少受电弓安装座的变形量,该焊缝采用断续焊的形式.首先,根据焊接要求用油笔画出安装座段焊位置,为了进一步减少焊接变形,先焊接收缩量大的焊缝,在焊接后收缩量小的焊缝,故先焊接长焊缝,在焊接短焊缝.在此对受电弓安装座焊接顺序进行规定,焊接顺序.
3、3根本改进措施
动车组运行过程中受电弓受异物击打是概率事件,目前几种受电弓之所以受损概率不同,是因为升起工作状态的受电弓空间上覆盖横截面不同,速度等级不同,相对于CX-018型受电弓,DSA250型受电弓横截面较大,像一个撑开的“捕鸟网”,鸟类或其他异物相对容易挂载附着,且受电弓最易受损的供风管路较多且外露,受电弓受损影响运行的概率较大.国外部分动车组多年运营经验对后续受电弓设计已有此类考虑,相比较而言,例如日本E2系1000型动车组PS207型受电弓从外观到结构都做到了尽可能的简洁,高压设备和风管内包,受损几率大大降低,有助于减少此类问题,因此建议,我国后续的标准动车组受电弓使用中也要向此方向积极借鉴并进行深入研究.
结语
确定受电弓安装座的组焊工艺是为了保证受电弓的顺利安装,焊接前各个工序的操作最焊接都会有影响,如零件的来料情况、焊接工具的使用状态、操作者的焊接水平、环境的温湿度、焊接材料的成分、保护气体的纯度等.必须严格规范工艺过程,如尺寸定位、焊前清理、焊接参数、焊接顺序、焊后处理等,只有保证每个焊接步骤的质量,才能得到满足要求的产品.
参考文献
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受电弓和动车组引用文献:
[1] 车组开题报告范文 受电弓和动车组类本科毕业论文范文2万字
[2] 受电弓论文怎么写 受电弓论文范文素材2万字
[3] 受电弓论文参考文献范文 受电弓方面论文范文文献2500字
