轨道车辆波纹板、焊接方法及轨道车辆与流程

1.本发明涉及波纹板技术领域，尤其涉及一种轨道车辆波纹板、焊接方法及轨道车辆。


背景技术：

2.常见的波纹板结构是靠在钢板上轧制出波纹成型的，这些波纹彻底改变了钢板的力学性能，波纹可提高钢板的局部稳定承载力，增强结构纵向抗弯刚度，提高受力特性。波纹板由于具有强度高、受力大的优点，使得其在工业中的应用越来越广泛。所以，不锈钢城轨车辆的车顶和地板一般采取不锈钢波纹板形式。
3.基于车辆纵向刚度和轻量化的要求，轨道车辆不锈钢车体多采用波纹顶板，其断面见图1所示，在波纹的两端头均需要将波纹板压型成为拍头的形式，才能实现波纹板与其他部件的连接。
4.根据tb/t 1802《铁道车辆漏雨试验方法》的要求，需对车顶、车体及车辆分别进行漏雨试验，以保证车辆的密封性能。目前，车顶等外露区域主要采用焊接或涂打密封胶的方式进行密封，其存在问题如下：
5.1、拍头区域分为单层板和三层板叠加(之字形)两种型式，同一条焊缝覆盖整个区域，其焊角较大、焊接热输入高、焊接变形大，对焊工技能要求高，且多层板根部极易发生熔合不良的问题；
6.2、拍头区域的多层板折叠区域极易存水，服役过程中，存在缝隙腐蚀倾向，影响车辆全寿命周期；
7.3、为规避第2项的缝隙问题，只能采用涂打密封胶的方式进行缝隙的封闭，既增加了制造成本，又增加后期车辆运维检修成本。


技术实现要素：

8.本发明提供一种轨道车辆波纹板、焊接方法及轨道车辆，用以解决现有技术中轨道车辆波纹板不便于焊接、容易积水、密封性不好等的缺陷，实现拍头型式无折叠区，焊接完毕后无需涂打密封胶封闭空间，即可有效规避缝隙腐蚀问题，有效降低了成本。
9.一方面，本发明提供一种轨道车辆波纹板，包括：
10.波纹板本体，所述波纹板本体包括平板和凸出于所述平板表面的若干并排设置的波纹条；沿所述波纹条的延伸方向，所述波纹板本体的相对两端均冲压成型有拍头结构，所述拍头结构包括拍头平板和成对设置并朝向所述波纹条所在侧凸出于所述拍头平板的v型槽，成对的所述v型槽位于每个所述波纹条的相对两侧并沿所述波纹条的长度方向延伸，所述v型槽的开口朝向背离所述波纹条的方向，所述拍头平板与所述平板通过所述v型槽相连。
11.根据本发明的一个实施例，所述v型槽的一端与所述波纹条和所述平板的交界处过渡相连，所述v型槽的另一端延伸至与所述拍头平板的端面平齐。
12.根据本发明的一个实施例，所述波纹条的顶面与所述拍头平板的表面通过倾斜的侧板过渡相连，所述侧板由所述波纹条的顶面至底面朝向靠近所述拍头平板的方向倾斜。
13.根据本发明的一个实施例，所述v型槽的槽顶夹角为60度，所述v型槽的槽顶为过渡圆角。
14.根据本发明的一个实施例，所述v型槽凸出于所述拍头平板的高度≤3mm。
15.根据本发明的一个实施例，所述波纹条的横截面呈等腰梯形。
16.根据本发明的一个实施例，所述拍头平板的厚度大于所述平板的厚度，所述v型槽的槽壁厚度与所述拍头平板的厚度一致；所述拍头平板的上表面与所述v型槽的一侧上槽壁一体相连，所述平板的上表面与所述v型槽的另一侧上槽壁一体相连，所述拍头平板的下表面与所述v型槽的一侧下槽壁一体相连，所述平板的下表面与所述v型槽的另一侧下槽壁一体相连。
17.另一方面，本发明还提供一种轨道车辆波纹板的焊接方法，包括：
18.将轨道车辆波纹板的拍头结构与待焊部件对接；
19.对相邻所述波纹条之间的所述平板区域以及相邻所述v型槽之间的所述拍头平板区域分别实施电阻点焊；
20.对所述拍头结构与待焊部件的对接处形成的焊缝实施焊接。
21.另一方面，本发明还提供一种轨道车辆，包括车顶波纹板，所述车顶波纹板采用上述轨道车辆波纹板。
22.根据本发明的一个实施例，所述车顶波纹板为不锈钢波纹板。
23.本发明提供的轨道车辆波纹板，拍头结构包括拍头平板和成对设置并朝向波纹条所在侧凸出于拍头平板的v型槽，成对的v型槽位于每个波纹条的相对两侧并沿波纹条的长度方向延伸，在冲压时，波纹条的波峰下落至大致与平板平齐的高度，形成拍头平板，并在拍头平板的相对两侧形成v型槽，v型槽的尖端朝向波纹条所在侧，即v型槽的开口朝向背离波纹条的方向，拍头平板与平板通过v型槽相连，仍然为连续的单层板结构，没有出现任何叠置的多层板结构，对于后续焊缝的形成均简单得多。该拍头结构规避了传统不锈钢波纹板拍头的多层板叠加焊接、缝隙腐蚀等制造过程问题，保证了产品结构强度、拍头均匀美观、焊接工艺性、密封及耐腐蚀性能好，降低了产品制造及全寿命运维成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是现有轨道车辆波纹板拍头处的断面示意图；
26.图2是现有轨道车辆波纹板拍头的模芯示意图；
27.图3是本发明轨道车辆波纹板的俯视结构示意图；
28.图4是图3中a向所示的侧视图；
29.图5是图3中沿波纹条的轴线剖开的示意图，其中，示出了拍头结构与波纹条的连接关系；
30.图6是本发明拍头结构的断面示意图；
31.图7是本发明拍头结构的模芯断面示意图。
32.附图标记：
[0033]1’
、拍头结构；11’、单层板；12’、三层板；13’、波峰；14’、波谷；1、拍头结构；11、拍头平板；12、v型槽；2、波纹板本体；21、平板；22、波纹条；3、侧板。
具体实施方式
[0034]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
鉴于现有的波纹板拍头成型后形成单层板和三层板叠置的“之”字型板连接的形式，同一条焊缝需要覆盖整个区域(单层板和三层板)，如图1所示，拍头结构1’包括单层板11’以及与单层板11’依次连接的三层板12’，连接后形成高低起伏的波峰13’和波谷14’。焊接时，其焊角较大、焊接热输入高、焊接变形大，对焊工技能要求高，且多层板根部极易发生熔合不良的问题。
[0036]
下面结合图3至图7描述本发明的实施例。
[0037]
为了解决上述技术问题，本发明提供一种轨道车辆波纹板。
[0038]
具体地，轨道车辆波纹板包括波纹板本体2，波纹板本体2包括平板21和凸出于平板21表面的若干并排设置的波纹条22，波纹条22相间设置，也即相邻波纹条22之间由平板21隔开；沿波纹条22的延伸方向，波纹板本体2的相对两端均冲压成型有拍头结构1，可以理解的是，拍头结构1是对波纹条22的端部进行冲压，形成了该拍头结构1。
[0039]
拍头结构1包括拍头平板11和成对设置并朝向波纹条22所在侧凸出于拍头平板11的v型槽12，成对的v型槽12位于每个波纹条22的相对两侧并沿波纹条22的长度方向延伸，在冲压时，波纹条22的波峰下落至大致与平板21平齐的高度，形成拍头平板11，并在拍头平板11的相对两侧形成v型槽12，v型槽12的尖端朝向波纹条22所在侧，即v型槽12的开口朝向背离波纹条22的方向，拍头平板11与平板21通过v型槽12相连，具体地，拍头结构1依次为平板21、v型槽12、拍头平板11、v型槽12、平板21作为一组相连，并重复多组。
[0040]
本实施例中，v型槽12略凸出于拍头平板11，且v型槽12的顶端小底端大，v型槽12的底端一侧与平板21一体连接，v型槽12的底端另一侧与拍头平板11一体连接，总体来说，形成平面、上升斜面、下降斜面、平面的形式，相比于单纯的平面，仅仅多出v型斜面，该v型斜面对拍头的端面影响较小，仍然为连续的单层板结构，没有出现任何叠置的多层板结构，对于后续焊缝的形成均简单得多。
[0041]
本实施例中，波纹板的材料、断面高度及波间距未变更，其结构强度刚度均与原结构一致，拍头结构1的“v”型槽替代“之”字型叠边，规避了叠边区域的裂纹风险。“v”型槽高度小于“之”字型叠边高度，拍头区域均为单层板焊缝，焊角尺寸较小、焊接变形小，且焊缝均可进行外观检测，规避了根部未熔的风险。
[0042]
本实施例中，如图1所示，拍头结构1的长度l大约在40mm。
[0043]
本实施例的拍头结构1规避了传统不锈钢波纹板拍头的多层板叠加焊接、缝隙腐
蚀等制造过程问题，保证了产品结构强度、拍头均匀美观、焊接工艺性、密封及耐腐蚀性能好，降低了产品制造及全寿命运维成本。
[0044]
此外，由于“之”字型波纹板波峰区下部空隙，只能在波谷区域进行点焊；本提案的v型波纹板波谷(平板21区域)和拍扁的波峰区(拍头平板11区域)均可进行点焊，波纹板的结构强度更好，端头区域与主结构梁柱贴合间隙更小。
[0045]
根据本发明的一个实施例，v型槽12的一端与波纹条22和平板21的交界处过渡相连，v型槽12的另一端延伸至与拍头平板11的端面平齐，如图7所示，为本实施例拍头结构1的成型模具，包括上模芯和下模芯，上模芯预制有两两成对设置的v型缺口，v型缺口之间的间距为预留的拍头平板11的间距，下模芯预制有与v型缺口一一对应的v型凸起，上模芯和下模芯对波纹板本体2的两端分别冲压时，便成型了该v型槽12，v型槽12原本属于波纹板的一部分，冲压之后形成了拍头结构1上的v型槽12，因此，利用模具冲压后形成v型槽12的一端与波纹条22和平板21的交界处过渡相连，v型槽12的另一端延伸至与拍头平板11的端面平齐。
[0046]
根据本发明的一个实施例，如图5所示，波纹条22的顶面与拍头平板11的表面通过倾斜的侧板3过渡相连，侧板3由波纹条22的顶面至底面朝向靠近拍头平板11的方向倾斜，具体地，该侧板3与波纹条22的顶板之间的夹角大于90度，侧板3与拍头平板11之间的夹角也大于90度，如此设置，可以避免在弯折的夹角处形成较大的应力集中。
[0047]
根据本发明的一个实施例，如图6所示，v型槽12的槽顶夹角r为60度，v型槽12的槽顶为过渡圆角，通过结构优化设计，拍头结构1成型效果好，避免尖角处应力集中。
[0048]
根据本发明的一个实施例，v型槽12凸出于拍头平板11的高度≤3mm。本发明的拍头结构1呈现“v”型断面，其高度h≤3mm，无搭接折叠区，成型圆角r及角度均符合材料的弯曲性能，避免了三层折叠带来的裂纹问题。
[0049]
根据本发明的一个实施例，波纹条22的横截面呈等腰梯形，波纹条22的波峰为平面，以满足实际的使用需求。
[0050]
根据本发明的一个实施例，拍头平板11的厚度大于平板21的厚度，v型槽12的槽壁厚度与拍头平板11的厚度一致；v型拍头一次冲压成型，且由于模具v型区域约束作用限制了材料流动，冲压过程中波峰区域板材呈现墩粗效应，板厚略有增加。
[0051]
进一步地，拍头平板11的上表面与v型槽12的一侧上槽壁一体相连，平板21的上表面与v型槽12的另一侧上槽壁一体相连，拍头平板11的下表面与v型槽12的一侧下槽壁一体相连，平板21的下表面与v型槽12的另一侧下槽壁一体相连。由此拍头结构1的端面为连续的且带有间隔小起伏的单层板，便于后续焊接作业。
[0052]
请参见图2，传统之字型拍头模芯需在根部给出一个侧向力f，预制波纹板拍扁变形方向，然后实施上下模的拍扁作业；该类型拍头由于预制导向变形、拍扁作业，对波纹板端头有一定的拉延作用，增大了叠接尺寸。
[0053]
由于车顶波纹板属于外露区域，需要进行密封性检验。采用渗透探伤检查，传统拍头的波纹板叠边区易留存探伤液(具有一定的腐蚀性)，且无法清理干净，存在腐蚀倾向；若采用高压风试漏，由于叠边区域不可见，无法准确找到漏点。
[0054]
为了解决上述问题，另一方面，本发明还提供一种轨道车辆波纹板的焊接方法，一般地，波纹板与主结构梁柱先进行点焊，后进行电弧焊接作业；本发明的轨道车辆波纹板的
焊接方法包括如下步骤：
[0055]
将轨道车辆波纹板的拍头结构1与待焊部件对接；
[0056]
对相邻波纹条22之间的平板21区域以及相邻v型槽12之间的拍头平板11区域分别实施电阻点焊；
[0057]
对拍头结构1与待焊部件的对接处形成的焊缝实施焊接。带有“v”型槽的拍头结构1均可采用点焊连接，而“之”字型波纹板波峰区下部存在空隙，无法进行点焊。本实施例的拍头型式无折叠区，焊接完毕后无需涂打密封胶封闭空间，即可有效规避缝隙腐蚀问题，通过焊接即可实现全寿命的密封，制造和车辆运维过程中，均无需涂打和更换密封胶，有效降低了成本。
[0058]
点焊完成后，采用电弧焊进行波纹板端头区域的密封，焊角z约为3mm，较“之”字型拍头波纹板焊角z≥3.5mm，焊接热输入更低、焊接变形更小。按照标准tb/t 1802《铁道车辆漏雨试验方法》的要求，进行焊缝区域的漏雨检验，无渗漏可流入下工序。
[0059]
另一方面，本发明还提供一种轨道车辆，包括车顶波纹板，车顶波纹板采用上述轨道车辆波纹板。鉴于“v”型断面波纹顶板波峰、波谷拍头区域下部处于同一高度，其与车顶弯梁采用点焊连接，较传统波纹板连接强度更高。
[0060]
根据本发明的一个实施例，车顶波纹板为不锈钢波纹板，适用于不锈钢车体。
[0061]“v”型结构波纹顶板有效规避了间隙腐蚀倾向，降低了制造和运维成本。以“v”型槽替代“之”字型叠边拍头的波纹顶板结构，具有结构精巧、工艺流程简单、耐腐蚀性能优良、制造及运维成本低等优点。
[0062]
本发明已成功应用于crh1、200km干线客车等不锈钢车体，产品结构稳定、制造工艺简单、使用效果良好。
[0063]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种轨道车辆波纹板，其特征在于，包括：波纹板本体，所述波纹板本体包括平板和凸出于所述平板表面的若干并排设置的波纹条；沿所述波纹条的延伸方向，所述波纹板本体的相对两端均冲压成型有拍头结构，所述拍头结构包括拍头平板和成对设置并朝向所述波纹条所在侧凸出于所述拍头平板的v型槽，成对的所述v型槽位于每个所述波纹条的相对两侧并沿所述波纹条的长度方向延伸，所述v型槽的开口朝向背离所述波纹条的方向，所述拍头平板与所述平板通过所述v型槽相连。2.根据权利要求1所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述v型槽的一端与所述波纹条和所述平板的交界处过渡相连，所述v型槽的另一端延伸至与所述拍头平板的端面平齐。3.根据权利要求1所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述波纹条的顶面与所述拍头平板的表面通过倾斜的侧板过渡相连，所述侧板由所述波纹条的顶面至底面朝向靠近所述拍头平板的方向倾斜。4.根据权利要求1-3任一项所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述v型槽的槽顶夹角为60度，所述v型槽的槽顶为过渡圆角。5.根据权利要求1-3任一项所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述v型槽凸出于所述拍头平板的高度≤3mm。6.根据权利要求1-3任一项所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述波纹条的横截面呈等腰梯形。7.根据权利要求1-3任一项所述的轨道车辆波纹板，其特征在于，所述拍头平板的厚度大于所述平板的厚度，所述v型槽的槽壁厚度与所述拍头平板的厚度一致；所述拍头平板的上表面与所述v型槽的一侧上槽壁一体相连，所述平板的上表面与所述v型槽的另一侧上槽壁一体相连，所述拍头平板的下表面与所述v型槽的一侧下槽壁一体相连，所述平板的下表面与所述v型槽的另一侧下槽壁一体相连。8.一种对权利要求1-7任一项所述的轨道车辆波纹板的焊接方法，其特征在于，包括：将轨道车辆波纹板的拍头结构与待焊部件对接；对相邻所述波纹条之间的所述平板区域以及相邻所述v型槽之间的所述拍头平板区域分别实施电阻点焊；对所述拍头结构与待焊部件的对接处形成的焊缝实施焊接。9.一种轨道车辆，包括车顶波纹板，其特征在于，所述车顶波纹板采用权利要求1-7任一项所述的轨道车辆波纹板。10.根据权利要求9所述的轨道车辆，其特征在于，所述车顶波纹板为不锈钢波纹板。

技术总结
本发明涉及波纹板领域，提供一种轨道车辆波纹板、焊接方法及轨道车辆，轨道车辆波纹板包括波纹板本体，波纹板本体包括平板和凸出于平板表面的若干并排设置的波纹条；沿波纹条的延伸方向，波纹板本体的相对两端均冲压成型有拍头结构，拍头结构包括拍头平板和成对设置并朝向波纹条所在侧凸出于拍头平板的V型槽，成对的V型槽位于每个波纹条的相对两侧并沿波纹条的长度方向延伸，V型槽的开口朝向背离波纹条的方向，拍头平板与平板通过V型槽相连。解决了现有技术中轨道车辆波纹板不便于焊接、容易积水、密封性不好等的缺陷，实现拍头型式无折叠区，焊接完毕后无需涂打密封胶封闭空间，即可有效规避缝隙腐蚀问题，有效降低了成本。有效降低了成本。有效降低了成本。


技术研发人员：赵延强 李刚卿 安剑 韩晓辉 吕安松
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2023/1/13