趙慶峰　邢艷雙

摘 要：隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，軌道車輛已經(jīng)成為我國重要的交通方式之一，最近幾年，軌道交通建設(shè)規(guī)模不斷擴大，鋁合金作為軌道車輛中的重要材料，其焊接質(zhì)量直接關(guān)系到車輛的整體質(zhì)量，其中焊接變形是影響鋁合金焊后質(zhì)量的關(guān)鍵因素。本文從造成焊接變形的基本因素入手，研究溫度場分布不均勻?qū)е戮植克苄宰冃我约盁崦浡嗜莘e不同導(dǎo)致焊接變形，說明實際生產(chǎn)過程中對焊接變形進行控制的方法。

關(guān)鍵詞：軌道車輛；鋁合金車體；焊接變形

一、概述

鋁是自然界中廣泛存在的金屬，經(jīng)過熱處理，它的機械性能完全可以同碳鋼相媲美，在輕量化和耐腐蝕等幾個方面完全超越了碳鋼。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對軌道列車的行駛速度要求越來越高，如何有效地提高車輛運行速度成為了軌道交通研究人員的課題，車輛輕量化是車輛提速有效的途徑。鋁合金材料以其優(yōu)越的性能成為車體制造材料的首選，但由于鋁合金的熱傳導(dǎo)率高焊接變形大難以提高焊接質(zhì)量而成為制造中的困難。本文根據(jù)公司生產(chǎn)實踐，通過焊接不同過程中的準備及處理，簡單分析介紹了控制焊接變形的方法及糾正預(yù)防措施。

二、焊前準備

（一）準備

在鋁合金焊接前需要對待焊縫進行工藝分析，為保障焊接質(zhì)量打下堅實的基礎(chǔ)。如：避免在尖點、拐點等應(yīng)力集中區(qū)進行焊接，防止冷裂紋缺陷的產(chǎn)生；對不同厚度工件進行焊接時，需通過打磨得方式使焊縫區(qū)域圓滑過渡，防止焊縫突變影響最終的焊接質(zhì)量。

（二）清理

在鋁合金焊接中必須要做好清理工作，母材待焊接區(qū)域的表面必須無附著物、污染物，如：污物、銹、起鱗、腐蝕物、油污和油漆，焊接清理前必須首先清除表面附著物以防止焊接缺陷的產(chǎn)生。

在鋁合金焊接前，首先有機溶劑及機械清理對待焊區(qū)域表面及兩側(cè)去除油污，擦除表面殘留鋁合金清洗液后，再利用不銹鋼鋼絲刷對待焊區(qū)域及兩側(cè)進行打磨，將鋁合金表面打磨出金屬光澤，清除鋁合金表面氧化膜。打磨后需在一定時間內(nèi)完成焊接，防止氧化膜的再次出現(xiàn)，影響焊接質(zhì)量。

（三）焊接墊板

在高溫環(huán)境下，鋁合金的強度較低，焊接過程中經(jīng)常出現(xiàn)燒穿或塌陷。生產(chǎn)過程中常使用增加焊接工藝墊板的方式，杜絕這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。在焊接工藝設(shè)計中，為減少焊接熱輸入量對焊縫的影響，可采用快速冷卻的方式，保證焊接質(zhì)量。

（四）焊接工裝

在鋁合金焊接的過程當(dāng)中，焊接工裝控制焊接變形、保證焊接質(zhì)量的有效方式。在焊接工裝的設(shè)計時，需綜合考量夾緊位置、加持力均勻、焊槍可達性及焊接順序等多方面因素，提高工件焊接質(zhì)量，同時有效的提高焊接效率。

三、鋁合金車體焊接變形的控制方法

（一）焊前控制

焊前控制主要包括預(yù)置反變形、制備合理的固定壓緊工裝等。反變形通過提前向變形相反方向預(yù)置變形實現(xiàn)，對于雙層中空型材焊接，如果無反變形，焊后變形如圖1。一般焊接雙層中空型材，要預(yù)置反變形，以減少焊后變形過大而增加調(diào)修工作量。一般的預(yù)置方式是用直徑25mm左右的圓形支撐支撐在焊縫中心，預(yù)置值從工件中心向兩側(cè)由大變小，工件兩側(cè)預(yù)置值為0，且兩側(cè)需壓緊固定。中間最大預(yù)置值需通過前幾個工件來進行探索， 一旦該值被確定，就需要固定下來，以方便批量生產(chǎn)，圖2是某車頂正位焊接反變形工裝示意圖。

圖1雙層板對接（無預(yù)置反變形）

圖2車頂正位反變形支撐方式

（二）焊中控制

在控制焊接結(jié)構(gòu)變形中，焊接順序的制定以及焊接參數(shù)的選擇都是重要影響因素。在確定焊接順序時受到諸多因素影響，要進行充分的工藝分析，主要包括：1、所有的焊縫均要在焊接順序表中標識。2、確保焊接的可達性，確定合理的焊槍角度。3、焊縫收縮方向盡可能做到無約束，確保焊接方向要從中間向兩端、從里到外。4、通常在對接和角接同時存在時，要先進行對接焊縫的焊接。5、在Y形和V形坡口焊縫同時存在時，要先進行Y形坡口的焊接。6、在進行長焊縫的焊接時，通常采用對稱焊接的方式，從而能夠有效的抵消焊縫造成的變形。在確定焊接參數(shù)時，需要考慮到各種因素，包括焊接接頭形式、焊接位置、保護氣體、母材等，根據(jù)焊工的實際操作水平，焊接速度，在達到焊接熔深的基礎(chǔ)上，盡可能的將熱輸入降低。

（三）焊后控制

通過焊前、焊中控制若是還不能夠有效的保障焊接的質(zhì)量，就需要通過熱調(diào)或冷調(diào)方式進行工件的變形矯正。熱調(diào)主要是利用局部加熱再冷卻產(chǎn)生的收縮變形對原來變形進行矯正的工藝方法，也稱為火焰矯正。冷調(diào)主要是通過壓力機或者錘擊在相反方向敲擊變形部位，熱調(diào)方式主要適用于中空型材焊接的長大部件，在鋁合金矯正時，溫度應(yīng)當(dāng)控制在150℃-200℃的范圍內(nèi)，并且需要控制時間，盡可能在較短的時間內(nèi)完成。

四、結(jié)語

鋁合金作為軌道車輛的重要材料，其焊接質(zhì)量直接關(guān)系到車輛整體的質(zhì)量，變形問題是焊接的質(zhì)量通病，因此需要通過焊前、焊中、焊后對焊接變形進行控制，有效的保障鋁合金車輛的質(zhì)量，促進軌道交通更好的發(fā)展。

參考文獻：

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