摘要：城轨车辆作为城市交通中最为重要的交通运输方式，承担了城市居民大部分的出行要求，城轨车辆的生产质量也成为了人们关注的重点。残余应力作为生产制造过程中普遍存在的一种应力存在，给产品的质量稳定性带来了极大的挑战。本文通过对残余应力产生及危害进行论述，结合城轨车辆的结构，研究城轨车辆中存在的参与应力。
关键词：城轨车辆；生产过程；残余应力
1.引言
快速城市化的进程带来了大量人口，也导致了城市交通变得不断拥挤。人们对出行的要求仅凭借传统的地上公路交通已不能满足，专线运营且不占用地上空间的城轨交通随之发展。城轨车辆作为高技术、高科技的产品，其生产过程囊括了几乎所有的工艺过程。残余应力作为影响产品机械性能的重要影响因素，一直被各行各业广泛关注，尤其是轨道行业。在世界范围内出现的轨道车辆运营事故，大多都与车辆生产过程中未对残余应力过多关注导致的。本文针对残余应力的产生进行分析，结合城轨车辆结构，分析城轨车辆生产过程中的残余应力。
2.残余应力的产生
残余应力是指无外在因素影响时，以平衡状态存在于材料内部的应力。残余应力普遍存在于加工、表面处理、焊接众多过程中，残余应力的存在会影响材料的机械性能、耐磨性、疲劳强度等。
残余应力产生的原因大致分为三种：机械加工过程中机械力的作用导致材料产生不均匀塑性变形产生的残余应力；热处理过程中材料收到不均匀冷却或加热过程形成了温度梯度使局部位置出现收缩与膨胀产生的残余应力；材料由于高温或其他原因发生相变导致材料局部体积出现变化产生的残余应力。不同加工过程残余应力产生的原因如表1所示。
表1 不同加工过程残余应力产生的原因
3.城轨车辆中的残余应力
城轨车辆分为转向架、车体以及各系统部件组成，其中转向架以及车体作为车辆的关键部件，其重要程度不言而喻。
3.1转向架
转向架作为车辆的走行部，主要负责承载车辆载重，提供车辆运行的牵引力及制动力等功能。转向架主体支撑结构为焊接构架，多采用钢板焊接而成。钢板在焊接过程中，焊材受高温焊接热源加热融化，焊槽出现受热膨胀的情况，但是距离较远的母材由于热量未传递导致并未发生变化，导致不同区域出现不同梯度的膨胀，产生残余应力。焊接构架焊接完成后需要进行退火工序，使构架整体加热以便消除残余应力。车轴加工过程中由于刀具的切屑过程对车轴表面产生压应力，内部产生拉应力，致使车轴出现残余应力，所以对刀具切削力以及切削速度的控制都会影响车轴的残余应力。
3.2车体
车体作为车辆的承载部件，车体采用焊接成型的制造方式，车体的焊缝绝大多数属于长大焊缝，在焊接过程中，由于热量输入不均匀，焊接完成会不可避免地产生复杂的残余应力， 进一步影响结构的承载能力，而且会促进构件服役过程中产生疲劳裂纹以及应力腐蚀裂纹。
4.残余应力的检测
残余应力的存在对于材料及工件的强度、耐腐蚀、刚度等性能都存在影响，残余应力的检测能够提前暴露出现有工艺产生残余应力的情况。关键部件提前生产样件验证能够有效的规避风险。检测方法大致分为无损检测及有损检测，主要区别在于是否需要对工件进一步处理方能进行检测，常见的检测方法如下表所示。
表2 常见参与应力检测方法
5.总结
残余应力一直是影响产品质量的关键项点，尤其是对于城轨车辆这种运行环境恶劣的大型装置。本文通过对残余应力的产生做出分析，提出城轨车辆中存在的典型残余应力，并整合出现有的残余应力检测方法。
参考文献
[1]马思群,袁永文,冯良波,等.焊接速度对铝合金多道焊焊接残 余应力影响研究[J].铁道学报,2014(1):16-21.
[2]卢耀辉．铁道客车转向架焊接构架疲劳可靠性研究[D].成都：西南交通大学,2011.
[3]卢耀辉,向鹏霖,曾京,等.铁道客车焊接构架疲劳强度评估方法[J].北京交通大学学报,2016,40(6):83-88
论文作者:逄海伟
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月51期
论文发表时间:2019/12/6
标签：应力论文; 残余论文; 车辆论文; 转向架论文; 过程中论文; 车体论文; 车轴论文; 《知识-力量》2019年11月51期论文;