楊豐 周晶輝 盛騰飛

摘要：針對(duì)軌道車輛來(lái)說(shuō)，鋁合金型材是最主要的構(gòu)成材料，需要采用焊接工藝進(jìn)行組合。本文以軌道車輛為例，從焊接工藝方面入手，對(duì)鋁合金車體進(jìn)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(qiáng)度方面，加強(qiáng)對(duì)鋁合金車體的良好控制。進(jìn)而使軌道車輛能夠更具可靠性。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;鋁合金車體;焊接工藝

鋁合金的膨脹系數(shù)十分突出，特別是凝固狀態(tài)時(shí)，其收縮現(xiàn)象十分明顯，所以需要做好對(duì)焊接工作的良好控制，避免由于變形而出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(duì)變形問(wèn)題的控制，還需要對(duì)氣孔和裂紋加以關(guān)注。所以，需要從焊接工藝方面，通過(guò)對(duì)鋁合金的不斷提升，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接問(wèn)題的避免，對(duì)焊接品質(zhì)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(guò)程中，需要采用惰性氣體以及鎢極惰性氣體等各種方式來(lái)保護(hù)焊接。因此在進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接品質(zhì)的大幅提升。此外，還需要及時(shí)順利的排出氣體，對(duì)焊接速度進(jìn)行控制，采用與之相符的電流。如果需要對(duì)薄板進(jìn)行操作，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)熱現(xiàn)象的避免，就需要加快焊接速度，在快速焊接的同時(shí)減小電流，以此來(lái)為焊接品質(zhì)提供保證，通過(guò)對(duì)相關(guān)措施的采取，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣孔的避免。

（二）易形成氣孔

合金的整個(gè)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(huì)吸收大量水分，再加上存在電弧，因此在進(jìn)行分解時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫氣，如果無(wú)法及時(shí)排出溶池中，就會(huì)導(dǎo)致大量氣孔的出現(xiàn)。

（三）鋁與氧的親和力很強(qiáng)

極易在空氣中結(jié)合氧生成氧化鋁薄膜，此類薄膜具有致密而結(jié)實(shí)的特點(diǎn)，達(dá)到了0.1μm的厚度和2050℃的熔點(diǎn)，它的熔點(diǎn)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(wú)法良好的結(jié)合，極易導(dǎo)致夾渣的形成。此外，由于氧化膜還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水分的吸附，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致焊縫成為氣孔。此類缺陷會(huì)導(dǎo)致焊接接頭無(wú)法保持良好的性能。想要開(kāi)展高質(zhì)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(lái)有效的保護(hù)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(diǎn)。

三.較大的線膨脹系數(shù)

鋁和鋁合金具有大于鋼兩倍的線膨脹系數(shù)，體積收縮在凝固時(shí)的頻率為6.5%～6.6%，所以極易導(dǎo)致焊接變形的出現(xiàn)。最有效的變形防范措施不只是對(duì)工藝參數(shù)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(duì)于薄板的焊接。此外，在焊接部分鋁及鋁合金的過(guò)程中，在焊縫金屬和熱影響區(qū)極易出現(xiàn)結(jié)晶裂紋和液化裂紋，主要是由于脆性溫度區(qū)間存在的內(nèi)應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致的熱裂紋，這是在高強(qiáng)度焊接鋁合金時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的一項(xiàng)嚴(yán)重缺陷。在進(jìn)行實(shí)際焊接的過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)此類裂紋的避免，就需要對(duì)接頭設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，為焊接操作選擇合理的工藝參數(shù)和順序，選擇與母材特點(diǎn)相符的材料來(lái)進(jìn)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(shí)，需要按照如下流程操作：預(yù)組車體、調(diào)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(wèn)題，因此在焊接車體的過(guò)程中，就需要消化各類缺點(diǎn)。想要實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的良好控制，就需要在焊接前做到明確尺寸和適當(dāng)調(diào)整，并且需要預(yù)先做好評(píng)估工作，對(duì)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(duì)工裝和輔助桿的撐拉作用進(jìn)行發(fā)揮，以此來(lái)控制變形問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的切實(shí)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(jié)構(gòu)界面的中心線和中心軸無(wú)法重合或?qū)ΨQ，因此在焊接完車體之后，側(cè)墻會(huì)存在彎曲變形問(wèn)題。在焊接車體的過(guò)程中，此類變形主要有如下表現(xiàn)，在焊接完車體后，改變側(cè)墻直線度、側(cè)墻寬度等，因此無(wú)法達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定了相應(yīng)的焊接順序以及預(yù)變形控制等措施，主要如下：

1.在焊接車體的過(guò)程中，想要盡可能保證焊接對(duì)稱，避免出現(xiàn)嚴(yán)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(jìn)行焊接的過(guò)程中，需要同時(shí)在一位和二位進(jìn)行焊接。

2.在控制預(yù)變形的過(guò)程中，需要在焊接開(kāi)始前，專門借助相關(guān)的工藝裝備和測(cè)量設(shè)備來(lái)對(duì)車體進(jìn)行測(cè)量，主要的車體測(cè)量數(shù)據(jù)有側(cè)墻直線度、寬度及高度，結(jié)合記錄數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得知，在車輛預(yù)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(gè)車身上對(duì)5個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行了均勻的選取，各測(cè)量點(diǎn)的尺寸會(huì)隨著不同的工藝流程而發(fā)生改變。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)能夠得知，車體在焊接后的寬度和高度都會(huì)減少，所以，需要在焊接開(kāi)始前結(jié)合車輛的實(shí)際情況，從車高和車寬方面入手，對(duì)車體進(jìn)行調(diào)整，適當(dāng)?shù)貙?duì)車高和車寬進(jìn)行增加，也就是借助預(yù)變形法來(lái)控制焊接完后的鋁合金車體尺寸。

4.重視焊接后的檢測(cè)

在焊接完車體之后，難免會(huì)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(duì)裂縫檢測(cè)予以重視，可以采用目測(cè)以及射線檢測(cè)等主要方式，如果需要返修，就需要剖開(kāi)缺陷部位然后實(shí)施再次焊接，直到質(zhì)量檢測(cè)合格。

三、避免鋁合金材料焊接易產(chǎn)生缺陷的對(duì)策

由于鋁合金存在過(guò)低的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱和熱膨脹較為明顯，所以在進(jìn)行焊接的過(guò)程中，極易導(dǎo)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(guò)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(kāi)頭和結(jié)尾這兩個(gè)階段極易產(chǎn)生焊接裂紋。

（二）氣孔

在焊接鋁合金的過(guò)程中，導(dǎo)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(dāng)天有剩余的焊絲，就需要拆下，保存在保溫箱內(nèi)。

（三）焊接變形

由于在縱向收縮期間，鋁合金焊接會(huì)出現(xiàn)變形以及殘余應(yīng)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(duì)焊接變形的預(yù)防：1.采用合理的順序來(lái)進(jìn)行焊接，必要時(shí)需要對(duì)焊接順序進(jìn)行制定。2.需要固定機(jī)械，結(jié)合產(chǎn)品機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)工裝夾具進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和制作。

結(jié)束語(yǔ)：

在焊接制造軌道車輛車體時(shí)，想要應(yīng)用鋁合金材料，就需要在車體制造期間采用嚴(yán)格的技術(shù)，由于鋁合金存在著明顯的導(dǎo)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(chǎn)制造車體的過(guò)程中，仍需通過(guò)努力的探索和改進(jìn)，來(lái)為鋁合金車體提供更高水平的制造技術(shù);保證焊接期間不會(huì)有缺陷存在，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量和焊接效率的提升。

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