激光加工技术在城市轨道车辆制造中的应用
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摘 要：在科技迅猛发展的今天，各种高新科技出现在我们的日常生活中。其中最常见也是应用最广泛的一种技术就是激光加工技术，它被运用于各个制造行业，尤其是轨道车辆的加工与制造中。它是利用激光束来对车体进行切割、焊接、检测，从而将这项技术运用于城市轨道车辆制造中，但也随着人们对轨道车辆速度、车体稳度、环境质量等方面的要求越来越高，激光加工这一当代先进技术也面临着各种各样的可能与挑战，该文就对它在城市轨道车辆制造中的具体应用进行简单地阐述。
关键词：激光加工技术;城市;轨道车辆;制造
中图分类号：U270.6 文献标志码：A
1 轨道车辆制造工艺流程
当今社会出行最重要的一种交通运输工具就是轨道车辆，它支撑着现代城市交通行业的整体发展。高铁、动车、地铁、轻轨成为人们出行或旅游首选乃至必选的交通工具。它们都有一个共同的特点，就是速度比一般汽车快，车身又特别稳，转弯基本不会感觉到有明显的晃动，在高铁上放一杯水，无论跑多远的车程，都不会撒出一滴水。因此它的工艺技术与质量要求也直接反映了我国的轨道运输事业的发展，因此对轨道车辆的质量与制造工艺非常重视，也有着高标准的刚性要求。车体和车辆转向架的制造是轨道车辆制造过程中最重要的组成部分，在制造过程中也是对这两方面有着严格的技术要求与质量把控。它的制造工艺流程就是先下料，然后对原材料进行一系列的加工，从而生成各种零件，然后再对这些零件进行切割、焊接、拼接，最后组装成件等。在整个工艺流程中最重要的也就2点：对零件进行切割和焊接。以前采用的是传统的切割和焊接工艺，主要是针对金属和非金属材质，传统工艺不但不能满足现在的新型材料，而且在精密度和时间上也不能保证，因此已经不能满足现代轨道车辆制造的要求。面对这种现状，激光加工技术的出现正好攻克了这些缺点，而被人们广泛地应用于制造过程中的切割和焊接等工艺流程中。
2 目前激光加工技术在轨道车辆中的具体应用
激光加工技术是一门利用激光束与物质两者之间相互作用的一门技术，对物质进行相应规格大小的切割、焊接及对表面加工等。它利用切割效率高、热影响区域小等优点，在轨道车辆制造行业中的具体应用如下：
首先，第一步就是下料环节。轨道车辆制造的过程中第一步就是备料环节，在这一环节中，要对物料进行加工，最重要的步骤就是对物料进行相应的切割，利用激光加工技术在这一步中发挥作用，它在切割过程中能够最大程度地减少在物料切割过程中的变形程度，也能最大程度的提高切割的精密度与准确度。现阶段最多的就是使用CO2激光器和光纤激光器对金属、非金属等进行二维平面切割下料，2种激光各有优势，在城市轨道车辆生产中起到了重要的作用。随着城市轨道车辆整体性能提升，产品的质量要求也越来越高，对三维激光切割的需求愈发显著。三维激光切割明显地提升了加工质量和效率，在不锈钢地铁的生产中应用广泛，已经实现批量生产。三维激光切割工艺柔性好，能适应不同形状工件的切割加工，尤其是异性断面料件的切割，可以取代传统制造工艺的修边模和冲孔模。三维激光切割工艺具有步骤简单、制造周期短、切割速度快、切缝宽度小等一系列优点，但是也存在着编程周期长、定位工装多等缺点，需要在后续应用中进行优化。
其次，第二步就是利用激光加工技术对切割之后的零件及物料进行焊接。经过第一步的切割之后，再通过双件组焊、多件组焊对车身进行一系列的拼接组装，最后组装成完整的车身。目前市场上的车身大多采用的是不锈钢等材料，普通焊接技术由于焊接过程中不耐热而导致车身产生不同程度的变形，最后导致车体质量、外观以及车辆行驶过程中的安全等问题。激光焊接技术利用激光束方法，采用激光焊接专机的方式，使用CO2激光器，通过相应的辅助装置实现了整个焊接拼接过程，克服了传统焊接技术带来的弊端，焊接效率高，最重要的是焊接变形很小，大大提高了车身的整体外观与质量。中国中车（CRRC）在波士顿项目竞标中脱颖而出，原因就是其激光焊接技术在城市交通轨道制造工艺上有着较高的水准，在国内轨道交通行业中具有领头羊的地位。
最后，激光加工技术也运用于当今各种新型的材料中。随着国家的富强及科技的进步，人们生活质量不断提高，随之而来的环境生态问题、材料安全问题等关注度也越来越高，新型环保高分子材料的发现也被运用到各个制造行业中。例如，我们平时常常听到的钛合金材料，它不是单一物质构成的，它是在钛的基础上加入了其他合金元素从而组成的合金，它具有自身密度低、抗腐蚀性好、易焊接等优点，被广泛利用于航天等各个领域，目前发现钛对人体也有有益的作用，因此这种新型材料也被运用到轨道车辆的制造材料中。目前各个制造商也纷纷加入钛合金市场的大洪流中，但是面对这种新材料，传统的高温焊接技术又会导致其变形或者由于高温产生其他有害物质，而采用激光加工技术都能够避免这些弊端，它的焊接速度不但得到了提高，还能低热输入而不至于使物体变形。
此外，激光加工技术还应用于车辆制造过程中的其他方面，例如在质量控制的体系中，利用激光加工技术引入微痕标识以及相应条形码及二维码的管理系统。在车辆制造中的定位与追踪装置的制备过程中，采用激光扫描与定位系统，并由相关的制造商进行开发与生产。在运输物料过程中使用的AGV小车也采用激光导向技术，并且在其他的物流系统中也被利用。激光检测还可用于开发模具、制作样车等，极大程度地降低了成本并提高了速度，降低错误率，提高了精密度与准确度，其实用性强，大大地提高了自动化程度。
3 激光加工技术存在的问题及发展前景
随着激光技术的快速发展，轨道车辆制造业的要求越来越严格，激光技术也面临着越来越多的问题，高功率切割技术尚未成熟，精细加工技术还比较薄弱，而车辆制造行业中对高精密度愈高准确度的要求也越来越多，国内大多激光技术都停留在实验样机状态，好多技术还停滞在已有的研究基础之上，对新技术新工艺的开发还未达到需求水平，很多实验理论还很难应用在商业中，目前市场上很少把激光技术应用到机器人的技术中。因此，目前激光技术的发展还有很大的进步空间，就激光加工业与车辆制造行业而言，需要由专业团队时行技术开发，大力推广激光技术，学习欧美等国家的先进技术并做出相应的改进，同时加大科研及生产基地对技术的同步研究，并利用机器人将激光加工技术大规模地应用到城市轨道车辆的制造行业中，使激光加工技术在市场中快速地发展。
4 结语
科技是第一生产力，只有最大程度地发展科技才能最大程度地带动生产力。激光加工技术就是科技的一个缩影，利用城市轨道交通这个优势，大规模地发展激光加工技术，将会为交通行业带来广阔的前景。面对激光加工技术面临的机遇与挑战，只有不断创新，不断努力，才能把握机遇，迎接挑战。
参考文献
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