軌道車輛鋁合金車體焊接工藝探究

楊豐 周晶輝 盛騰飛

摘要：針對軌道車輛來說，鋁合金型材是最主要的構成材料，需要采用焊接工藝進行組合。本文以軌道車輛為例，從焊接工藝方面入手，對鋁合金車體進行了全面分析，探討了如何在鋁合金車體中良好的控制焊接變形，目的是為了從規(guī)格和強度方面，加強對鋁合金車體的良好控制。進而使軌道車輛能夠更具可靠性。

關鍵詞：軌道車輛;鋁合金車體;焊接工藝

鋁合金的膨脹系數十分突出，特別是凝固狀態(tài)時，其收縮現(xiàn)象十分明顯，所以需要做好對焊接工作的良好控制，避免由于變形而出現(xiàn)質量問題。如果所操作的鋁合金材料屬于薄壁型，那么不僅需要做好對變形問題的控制，還需要對氣孔和裂紋加以關注。所以，需要從焊接工藝方面，通過對鋁合金的不斷提升，來實現(xiàn)對焊接問題的避免，對焊接品質的提升。

一、分析軌道車輛鋁合金車體所具有的焊接特征

（一）較高的焊接方式和焊接速度要求

在焊接鋁合金的過程中，需要采用惰性氣體以及鎢極惰性氣體等各種方式來保護焊接。因此在進行焊接操作期間，如果夾板的厚度較大，就需要均勻的分部焊縫，以此來實現(xiàn)對焊接品質的大幅提升。此外，還需要及時順利的排出氣體，對焊接速度進行控制，采用與之相符的電流。如果需要對薄板進行操作，為了實現(xiàn)對過熱現(xiàn)象的避免，就需要加快焊接速度，在快速焊接的同時減小電流，以此來為焊接品質提供保證，通過對相關措施的采取，來實現(xiàn)對氣孔的避免。

（二）易形成氣孔

合金的整個表面之所以具有吸水性，主要是由于存在氧化膜，特別是在水分較多的環(huán)境中，氧化膜會吸收大量水分，再加上存在電弧，因此在進行分解時會出現(xiàn)氫氣，如果無法及時排出溶池中，就會導致大量氣孔的出現(xiàn)。

（三）鋁與氧的親和力很強

極易在空氣中結合氧生成氧化鋁薄膜，此類薄膜具有致密而結實的特點，達到了0.1μm的厚度和2050℃的熔點，它的熔點比鋁和鋁合金更高，且具有較大的密度，比鋁高了1.4倍。在焊接期間，由于金屬間存在氧化鋁薄膜，因此無法良好的結合，極易導致夾渣的形成。此外，由于氧化膜還能夠實現(xiàn)對水分的吸附，在進行焊接的過程中，會導致焊縫成為氣孔。此類缺陷會導致焊接接頭無法保持良好的性能。想要開展高質量的焊接，就必須在焊接前在焊件表面清理干凈其氧化物，避免焊接期間出現(xiàn)二次氧化，以此來有效的保護處于熔化和高溫條件下的金屬，這是焊接鋁合金和鋁最顯著的特點。

三.較大的線膨脹系數

鋁和鋁合金具有大于鋼兩倍的線膨脹系數，體積收縮在凝固時的頻率為6.5%～6.6%，所以極易導致焊接變形的出現(xiàn)。最有效的變形防范措施不只是對工藝參數和焊接順序的合理選擇，還需要做好合理的焊接工裝，特別是對于薄板的焊接。此外，在焊接部分鋁及鋁合金的過程中，在焊縫金屬和熱影響區(qū)極易出現(xiàn)結晶裂紋和液化裂紋，主要是由于脆性溫度區(qū)間存在的內應力過大而導致的熱裂紋，這是在高強度焊接鋁合金時，經常會出現(xiàn)的一項嚴重缺陷。在進行實際焊接的過程中，為了實現(xiàn)對此類裂紋的避免，就需要對接頭設計進行改進，為焊接操作選擇合理的工藝參數和順序，選擇與母材特點相符的材料來進行焊接填充等。

二、鋁合金車體焊接工藝

（一）介紹焊接鋁合金車體的工藝流程

在焊接鋁合金車體時，需要按照如下流程操作：預組車體、調整尺寸、清理表面等等，在組裝期間，由于存在著許多誤差和變形問題，因此在焊接車體的過程中，就需要消化各類缺點。想要實現(xiàn)對焊接質量的良好控制，就需要在焊接前做到明確尺寸和適當調整，并且需要預先做好評估工作，對工藝放量引起重視。此外，還需要在焊接期間做好控制工作，對工裝和輔助桿的撐拉作用進行發(fā)揮，以此來控制變形問題，實現(xiàn)對焊接質量的切實提升。

二.控制車體焊接幾何尺寸

在焊接鋁合金車體期間，由于焊縫與結構界面的中心線和中心軸無法重合或對稱，因此在焊接完車體之后，側墻會存在彎曲變形問題。在焊接車體的過程中，此類變形主要有如下表現(xiàn)，在焊接完車體后，改變側墻直線度、側墻寬度等，因此無法達到技術標準;根據實踐經驗，制定了相應的焊接順序以及預變形控制等措施，主要如下：

1.在焊接車體的過程中，想要盡可能保證焊接對稱，避免出現(xiàn)嚴重變形，就需要在焊接順序制定期間，統(tǒng)一按照逐端焊接的形式;在進行焊接的過程中，需要同時在一位和二位進行焊接。

2.在控制預變形的過程中，需要在焊接開始前，專門借助相關的工藝裝備和測量設備來對車體進行測量，主要的車體測量數據有側墻直線度、寬度及高度，結合記錄數據的分析結果得知，在車輛預制變形期間需要借助的工具主要有手拉葫蘆以及工藝頂桿等。

3.現(xiàn)從整個車身上對5個測量點進行了均勻的選取，各測量點的尺寸會隨著不同的工藝流程而發(fā)生改變。

根據相關數據能夠得知，車體在焊接后的寬度和高度都會減少，所以，需要在焊接開始前結合車輛的實際情況，從車高和車寬方面入手，對車體進行調整，適當地對車高和車寬進行增加，也就是借助預變形法來控制焊接完后的鋁合金車體尺寸。

4.重視焊接后的檢測

在焊接完車體之后，難免會出現(xiàn)裂紋以及缺乏良好的融合度等焊接缺陷，因此需要對裂縫檢測予以重視，可以采用目測以及射線檢測等主要方式，如果需要返修，就需要剖開缺陷部位然后實施再次焊接，直到質量檢測合格。

三、避免鋁合金材料焊接易產生缺陷的對策

由于鋁合金存在過低的熔點、導熱和熱膨脹較為明顯，所以在進行焊接的過程中，極易導致裂紋以及氣孔等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（一）裂紋

在焊接鋁合金的過程中，主要存在凝固和晶界液化這兩種形式的裂紋。在焊縫的開頭和結尾這兩個階段極易產生焊接裂紋。

（二）氣孔

在焊接鋁合金的過程中，導致氣孔形成的主要因素就是氫氣，防止氣孔出現(xiàn)的措施如下：1.需要在母材表面和焊絲表面去除其油污和水分;2.在拆卸完焊絲包裝后，需要盡快用完，如果當天有剩余的焊絲，就需要拆下，保存在保溫箱內。

（三）焊接變形

由于在縱向收縮期間，鋁合金焊接會出現(xiàn)變形以及殘余應力的現(xiàn)象，例如彎曲、翹曲以及波浪變形等。因此需要做好對焊接變形的預防：1.采用合理的順序來進行焊接，必要時需要對焊接順序進行制定。2.需要固定機械，結合產品機構來對工裝夾具進行合理的設計和制作。

結束語：

在焊接制造軌道車輛車體時，想要應用鋁合金材料，就需要在車體制造期間采用嚴格的技術，由于鋁合金存在著明顯的導熱和熱膨脹等現(xiàn)象，因此在焊接期間需要加大快速焊接的電流，因此難度較大;在生產制造車體的過程中，仍需通過努力的探索和改進，來為鋁合金車體提供更高水平的制造技術;保證焊接期間不會有缺陷存在，進而實現(xiàn)對焊接質量和焊接效率的提升。

參考文獻

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