德国焊接标准体系在铝合金地铁车体制造中的应用

第２９卷第６期　２００６年１１月２０日　电力机车与城轨车辆　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ＆Ｍａｓｓ　Ｔｒａｎｓｉｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｖ０１．２９　Ｎｏ．６　Ｎｏｖ．２０ｔｈ，２００６　・标准化・　德国焊接标准体系在　铝合金地铁车体制造中的应用　天一吴志明　　明　（中国南车集团株洲电力机车有限公司，湖南株洲４１２００１）　摘要；介绍在国产地铁车辆铝合金车体制造过程中，如何应用德国ＤＩＮ６７００焊接系列标准，并分析了这些标准之间　的关联性。　关键词：德国；焊接标准；铝合金；地铁；车体；应用　中图分类号：Ｕ２６０．６　１　文献标识码：Ｂ　文章编号；１６７２—１１８７（２Ｏｏ６）０６—００５５—０３　０引言　铝合金材料以其重量轻、耐蚀性能好和易于采用挤　压成形等优点成为目前地铁车体、高速客车及动车组车　体的理想材料。大量中空薄壁挤压铝型材的使用，简化了　车体制造工艺，加上铝合金车体优良的乘座舒适度、免维　修性及寿命长等优点，使铝合金车体的地铁车辆成为目　前市场的主流。株洲电力机车有限公司已交付运营的上　海地铁４号线和广州地铁３号线两个项目的铝合金地铁　维修的企业要通过ＤＩＮ６７００标准的资质认证。　１．１　ＤＩＮ６７００焊接标准体系　ＤＩＮ６７００是一个系列的标准，它充分考虑了轨道车辆　制造的特殊性，对焊接这一特殊工艺过程做了必要的规　定，专业性、可操作性极强。　ＤＩＮ６７００共由６部分组成：第一部分为基本术语定　义；第二部分为焊接企业资质及质量保证；第三部分为产　品设计规则；第四部分为实施规则：第五部分为质量要　求；第六部分为焊接母材、焊材、焊接方法及焊接相关文　件。　车辆（其中广州地铁３号线车辆最高运营速度达到　１２０ｋｍ／ｈ，是国内目前速度最高的地铁车辆），其车体制造　质量已达到了国际先进水平。在较短的时间内取得如此　根据部件的安全重要性，ＤＩＮ６７００标准将轨道车辆上　的部件划分为从Ｃ１到ｃ５共５个等级，其中ｃｌ级是高　安全重要性的部件。　大的成绩，一个很重要的原因就是车体制造过程中不折　不扣地执行国际先进的标准，跟国际水平接轨。　企业如何取得该资质认证，在ＤＩＮ６７００—２标准中及　ＤＶＳ１６１９中有详细描述。在ＤＩＮ６７００—２标准中，按照所从　事生产的部件，对焊接过程中的相应人员资质做了详细　由于我国关于城轨车辆的焊接相关标准的编写相对　滞后于城轨车辆的制造技术发展，目前国内几大城轨车　辆制造公司在其车辆制造中大都直接采用国外焊接体系　标准，使用较多的有：德国ＤＩＮ６７００焊接体系标准、法国　标准和日本标准。虽然国内有的企业参照这些标准，制定　出了自己企业的焊接标准，但目前这些标准还没有上升　为国家标准。　本文系统地介绍了在国产地铁铝合金车体制造过程　中，如何应用德国的相关焊接及检验标准。　的规定。对于从事ｃｌ，ｃ２级部件制造的企业，除了有焊接　主管责任人外，还要有属本企业的至少一名国际焊接技　师或国际焊接技士。　在地铁车体设计过程中，要按照ＤＩＮ６７００—３标准进　行。在该标准中，根据安全性与承载性能，将焊缝划分为　ＳＧＫ１，ＳＧＫ２．１，ＳＧＫ２．２，ＳＧＫ２．３和ＳＧＫ３共５个质量等　级。标准规定了一般的设计总则和焊缝或相关工艺设计　规程，并以附表的形式给出了常用焊接接头形式，实用性　很强。对于图纸中焊缝的标注，执行ＩＳＯ２５５３标准。　１德国城轨车辆焊接标准体系　焊接是铝合金车体制造的关键技术，而地铁等轨道　车辆又是大众运输工具，其安全性至关重要。在德国，联　邦铁路局（ＥＢＡ）要求所有从事轨道车辆及其部件制造及　收稿１３期：２００６－０９—１１　在铝合金车体焊接实施中，应严格按照ＤＩＮ６７００—４　和ＥＮＩＯ１　１－４标准进行。该标准对现场焊接过程进行了　严格的定义，指导性很强。焊接工程师在产品设计过程　—．５５—．　维普资讯 http://www.cqvip.com

电力机车与城轨车辆・２００６年第６期　中，就要参与到其中，进行技术审查和要求审查。审查项　在产品试制前要对焊工进行工作试件的考试，这是　点主要参考ＩＳＯ３８３４—２中所列项点。在产品设计图出来　之后，焊接工程师要进行工程化设计，对某些部件，给出　ＤＩＮ６７００—４标准的要求，工作试件仿制实际产品的接头　形式与焊接位置进行，焊后进行破坏性检测，以确定试件　的焊接质量。一般国内焊接企业由于不太重视，同时又考　虑成本，在没有采用ＤＩＮ６７００标准前，大都没有做该项工　作。实际上，工作试件为焊接企业提供了检验焊接设计、　焊接工艺方法、焊接人员的动手技能以及焊缝质量一种　简便快捷的方法。通过进行工作试件考试，会发现很多的　现场不同制造工序中的工艺图。将设计图中的所有焊缝　接头形式列出，编制焊接试验计划。在该焊接试验计划　中，要根据不同的材料、厚度、焊接位置、接头形式、焊接　方法、焊缝质量等级，确定出相应焊缝的检验方法，提出　焊接工艺评定项目，确定各部件工作试件项目，给出各部　件焊接所要编制的焊接工艺规程（ＷＰＳ）。　在ＤＩＮ６７００—５中，对不同材料、不同焊接方法下不同　等级的焊缝相对应的质量要求做了明确的规定。对于铝　合金熔化焊焊缝质量要求，该标准要与ＩＳＯ１００４２：２００５　标准（旧标准为ＥＮ３００４２：１９９４）和ＩＳＯ６５２０配套使用。在　ＩＳＯ１００４２中，详细规定了３—６３　ｍｍ铝合金熔化焊焊缝　Ｂ，Ｃ，Ｄ三个不同质量等级焊缝中允许焊接缺欠的极限　值。ＩＳＯ６５２０是对各种不同焊接缺欠的定义及说明。　母材、焊丝、图纸及文件在ＤＩＮ６７００—６中有明确的要　求。材料的分类目前最新的标准为ＩＳＯ１５６０８，对于ｃ１，ｃ２　级部件的母材，要提供按ＤＩＮ　ＥＮ１０２０４标准进行的验收　检验证明。对于已经证实过焊接性的母材，选择焊丝可以　直接查阅ＤＩＮ６７００—６中的附表。对用于轨道车辆焊接的　焊丝，ＤＩＮ６７００有严格的规定，焊丝要经过有资质的机构　按ＤＩＮ　ＥＮ１４５３２—３标准进行评定认可，焊丝的包装上具　有ＣＥ标识，老标准的要求是要具有ｎ标识。　１．２焊接人员及检验人员资质　对于从事铝合金焊接的焊工，要取得按ＩＳＯ９６０６—２：　２００５标准进行考试的国际焊工资质。旧的铝合金焊工考　试标准为ＥＮ２８７—２。　对于从事操作机械化焊接设备或焊接机器人的焊接　操作人员，要取得ＥＮ１４１８焊接操作员的资质。　对于从事焊接无损检查人员，要通过ＥＮ４７３标准要　求的资质考试。　１．３工艺评定及工作试件考试　焊接工艺评定的主要作用是用于验证设计及为实现　该设计而采用的焊接工艺的可行性。　对于铝合金焊接，确定焊接工艺评定项目以及如何　进行焊接工艺评定按照ＩＳＯ１５６１４—２标准进行，旧的对应　标准为ＥＮ２８８—４，这两个标准在覆盖范围有了一定的差　别，使用时要注意。首先编制预焊接工艺规程（ＰＷＰＳ），按　此ＰＷＰＳ给出的参数进行试件焊接，焊后的试件要经过　外观检查、ｘ射线、超声波、渗透着色、弯曲、拉伸、微观金　相、宏观金相等项目的检查，具体检查项目及试件数量根　据不同的接头型式有所不同。检验通过后给出焊接工艺　评定报告，即ＷＰＡＲ。焊接工程师根据ＷＰＡＲ，编制相似　接头的ＷＰＳ，以指导生产。　一５６－　焊接问题，实践证明进行工作试件考试是非常有必要的。　工作试件可按ＤＩＮ　ＥＮ　ＩＳＯ１５６１３（旧版：ＤＩＮ　ＥＮ　２８８—８）来进行，该标准规定了试件的检验项点。对于工作　试件的应用范围、如何确定工作试件项目以及后续的检　测项点在ＤＶＳ１６２１规程中有更加详细的规定。通过工作　试件考试，还可以得到编制更加附合现场产品实际焊接　的焊接工艺规程的有用信息。　１．４焊接监督及质量要求　ＤＩＮ６７００焊接体系要正常运转，最终要靠焊接监督人　员去落实。对于焊接生产中焊接管理任务与职责在　ＩＳＯ１４７３１：２００６标准（旧的标准为ＥＮ７１９）中做了详细的　说明。焊接企业需要按标准中所列的项点，建立自己企业　的焊接监理人员任务职责分工表，从而做到事不漏项，事　事有人负责。　在ＩＳＯ３８３４：２００５标准（旧的标准为ＥＮ７２９）中对金属　材料的熔化焊质量要求进行了明确。制造企业应根据自　己的产品范围等多个因素选择完整质量要求、一般质量　要求和基本质量要求３个不同质量要求等级中的其中一　个。对于经过ＩＳＯ９００１认证的生产Ｃ１级部件的企业，应　选择ＩＳＯ３８３４—２完整质量要求。　对于焊接分包商的质量要求，在ＤＶＳ１６１７中有详细　的规定。　铝合金车体焊接目前常用的焊接方法是ＭＩＧ焊和　ＴＩＧ焊，由于多为长直焊缝，可以大量使用焊接专机和机　器人进行焊接，以保证高的焊接质量。目前使用的保护气　体主要是高纯氩、氩氦混合气体或氩氦氮混合气体，采用　的标准为ＥＮ４３９。　２车体检验标准　对于焊接好的铝合金车体及其部件，检验主要是两　部分：一是对部件进行尺寸和形位公差检查；二是对焊缝　进行无损检查。　２．１尺寸及形位公差的检查　图纸中对于形位公差的定义采用ＩＳＯ１１０１。　对于加工件或焊接后经机加工形成的长度尺寸和角　度尺寸，如没有进行单独标注公差，则自由公差采用　ＩＳＯ２７６８标准。如无特别的要求，一般长度及角度公差等　维普资讯 http://www.cqvip.com

吴志明・德国焊接标准体系在铝合金地铁车体制造中的应用・２００６年第６期　级选用ＩＳＯ２７６８—１的ｍ级，而形位公差选用ＩＳＯ２７６８—２　的ｋ级。　对于内部裂纹、未熔合、未焊透、大气孔等铝合金焊　接缺陷，可以采用超声波进行检测。不过对于８　ｍｍ以下　的母材形成的焊接接头，采用ｕＴ检测较为困难。其检测　工艺标准为ＥＮ１７１４，检测评定标准为ＥＮ１７１２。　对于焊接件，没有进行单独标注公差的尺寸，其公差　采用标准ＩＳＯ１３９２０。如无特别的要求，一般长度及角度　公差等级选用Ｂ级，而形位公差选用Ｆ级。　２．２焊缝的无损检验　对焊缝的检测评定，还常要用到ＥＮ１２０６２和　ＩＳＯ１００４２这两个标准。ＥＮ１２０６２标准为金属材料焊缝的　无损检测一般原则，ＩＳＯ１００４２标准规定了铝合金焊接不　对于铝合金焊接，最常见的焊接缺陷是气孔、未熔　合、熔深不足和焊接裂纹。　同等级焊接缺欠的极限值。　由于铝合金没有磁性，故不能采用钢焊接结构件常　用的磁粉检测（ＭＴ）方法。　铝合金车体及部件焊缝常用的无损检测方法有以下　几种：外观检测（ＶＴ）、着色渗透检测（　）、密封检测　（ＬＴ）、射线检测（ＲＴ）、超声检测（ＵＴ）。　车体焊后所有的焊缝都应进行１００％的外观检测，执　行的标准为ＥＮ９７０。通过外观检测，可以对焊缝的成形、　３结束语　由于近期焊接标准变化较大，原欧洲标准很多都被　ＩＳＯ标准所替代，同时ＤＩＮ６７００标准正在逐步争取转化　为欧洲标准的进程中。在此过渡期间，德国ＤＶＳ技术委　员会轨道车辆焊接工作组相继编制了ＤＶＳ１６２２：２００５和　ＤＶＳ１６２２附表１：２００６两个规程，用于修正原ＤＩＮ６７００标　准中的错误和给出目前标准更新过程中的应对方案。　国内轨道车辆制造企业采用发达国家或国际的焊接　技术标准这已是大势所趋，这将有力地推动我国焊接行　业与国际接轨的进程。如株洲电力机车有限公司建立了　尺寸大小、表面气孔、咬边、表面裂纹等表面缺陷进行评　定。　着色渗透检测（Ｐｒｒ）可以检测到表面开口的缺陷，常　见缺陷为气孔和裂纹。着色渗透检测常用于检查焊缝清　根是否彻底。对于有密封性能要求的顶盖，常采用ＰＴ对　焊缝进行检查。其检测工艺标准为ＥＮ５７　１，检测评定标准　为ＥＮ１２８９。　对于检测量较大的有密封要求部件的焊缝，如产品　结构和操作空间允许，可以采用冒泡法对密封性能进行　检测。其具体过程为；在待检区涂发泡剂，使用一个框架　将待检焊缝区盖住，然后抽真空，如有焊穿现象或大的气　孔，则在缺陷处会产生泡沫。　对于内部气孑Ｌ等容积性缺陷，采用Ｘ射线检测极易　ＤＩＮ６７００焊接体系，并通过了由德国杜伊斯堡焊接研究　所进行审核的ＤＩＮ６７００资质认证。　参考文献：　［１］王祝堂，田荣璋　铝合金及其加工手册［Ｍ］．３版．长沙：中南大学出　版社。２００５．　发现，有时也可以发现内部裂纹或未熔合缺陷。其检测工　【２】邹增大．焊接材料、工艺及设备手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社。　２００１．　艺标准为ＥＮ１４３５，检测评定标准为ＥＮ１２５１７。　．１止　．址　．址　．址．址　．址．址　．址　（上接第４３页）　安全。　确保机车励磁电路及励磁接触器　制断开主断路器或励磁接触器，实现双重保护。　３）在机车线路接触器合理选型的基础上，对机车控　制电路及微机柜（电子柜）控制方式进行改进，以牵引电　参考文献：　［１】楼修力．韶山１型电力机车【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９８７．　［２］张有松，朱龙驹．韶山４型电力机车［Ｍ］．北京：中国铁道ｍ版社　１９９８．　机为单位实现牵引电机过载双重保护，由车控改为轴控，　比６Ｋ型机车的组控再提高一步。当机车出现牵引电机电　枢牵引或电阻制动过载时，微机柜（电子柜）控制断开过　载牵引电机支路的线路接触器，切除过载牵引电机，其它　牵引电机继续工作；在规定时间内，若过载牵引电机支路　的线路接触器出现故障没有断开，则微机柜（电子柜）控　［３］刘友梅．韶山４Ｂ型电力机车［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９９．　１４】赵叔东．韶山８型电力机车【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９８．　［５］黄振文．６Ｋ型电力机车［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９２．　［６］刘韵云．机车电器原理【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９８２．　［７】ＴＢ厂ｒ　１４５４—９３，机车电空接触器技术条件［ｓ】．　－５７—