火焰調修在鋁合金自動弧焊后的應用研究

蔣百威　賴鷗

摘要 軌道車輛中采用了大量的6005A鋁合金作為車身焊接材料，但鋁合金焊接變形是生產中常見的問題。尤其在軌道車輛中鋁合金車體的自動化焊接中，焊接變形依然存在，焊后調修尤為重要。本文從工藝研究角度，分析6005A鋁合金材料采用自動弧焊后的火焰調修工藝特性，對其焊接接頭的機械性能等方面進行研究，并得出鋁合金火焰溫度對鋁合金焊接件的影響，為鋁合金自動焊后的火焰調修的生產提供依據。

關鍵詞 火焰調修；6005A鋁合金；MIG自動焊

中圖分類號 U2 文獻標識碼 A 文章編號 2095—6363（2016）12—0107—02

軌道車輛鋁合金車體墻板的焊接，其弧焊工藝焊接后的產品一般采用手工機械調平方法，調整至要求的平面度相對費時費力。當車輛中的鋁合金車體墻板的焊接變形較大時，多采用補焊工藝等來矯正產品平面度，它的缺點是對環境、焊工技能有要求，焊縫易出現氣孔、接頭軟化等缺陷，這些因素困擾了鋁合金車體焊接變形技術的提升。由于火焰矯優于手工機械矯正方法，且無缺陷、效率高，對工人技能水平相對要求低，因此在軌道車輛鋁合金車體的制造中采用火焰矯正技術，已成為發展趨勢。

1背景意義

近年來，軌道車輛中鋁合金6005型材A的焊接已全面應用MIG自動焊接工藝，該方法相對手工焊接已大大提高了生產效率，但鋁合金焊接變形在生產中依然存在，局部變形量大小在4mm～8nun之間，難以滿足高要求的軌道車輛質量要求。解決鋁合金6005A焊后變形的工藝研究尤其重要，也促使現場的工藝不斷細化與完善，所以通過本課題研究，火焰調修應用至生產制造中去，將提升軌道交通鋁合金車體制造現場技術。

2研究內容及分析

2.1研究內容

以軌道車輛車身的鋁合金6005A側墻板型材焊接件作為分析的對象，實施火焰調平在軌道車輛側墻板上的應用分析，采用工裝及反變形對側墻板組型材固定，采用MIG自動焊工藝焊接，焊縫形式為3V，焊縫分部均勻。焊接工藝參數選擇電流為205A，功率為55kW。組焊后變形量測量統計為4mm～8mm，不能滿足圖紙要求1000mm范圍內平面度為1mm要求。通過氧乙炔火焰來加熱焊件，并沿著焊縫方向行走，采用點溫儀測量加熱溫度。

2.2影響鋁合金機械性能的變量分析

火焰加熱溫度：加熱溫度對鋁合金的焊接后的性能也有一定的影響，當溫度超過一定值時，對焊接件的力學性能影響越大。加熱方式：采用線狀法進行火焰加熱矯正，即沿著鋁合金6005A焊縫方向。氧氣與乙炔火焰燃燒比：為確保MIG自動焊后的所有試驗件的在一定參數下中進行對比測試，本次采用中性焰加熱，中性焰是氧與乙炔混合比約為1：1.2時燃燒所形成的火焰。

加熱速度和冷冷卻方式：在焊接產品進行火焰矯正時，其加熱速度與變形量大小有關，針對本次鋁合金6005A型材焊接結構以及焊接變形量，加熱速度定為16mm/s～20mm/s。針對本次鋁合金6005A型材自動弧焊后的火焰調修的冷卻方式，采用空冷。

2.3試驗試件加工

根據拉伸試驗的要求對MIG自動焊接的試驗件進行加工，樣件分別為火焰加熱120℃、160℃、200℃三組。彎曲試驗試件的加工三組，試樣為火焰加熱溫度分別0℃、120℃、160℃。金屬材料硬度試驗的樣件加工三組，試樣為火焰加熱溫度至120℃、160℃、200℃。

2.4試驗數據分析

2.4.1火焰加熱后焊接接頭的力學性能

為加工后的拉伸試件的試驗數據，從試驗數據中看出200 0C加熱后鋁合金材質的抗拉強度降低10%，火焰溫度越高抗拉強度呈明顯下降趨勢，160℃以內無明顯變化。彎曲試件加工后，采用的彎曲壓頭直徑為33mm，從現場試驗數據看0℃～160℃三組試驗件結果顯示正彎、背彎試樣均能達到180°并能滿足彎曲力學性能要求。

2.4.2火焰加熱后硬度情況分析

MIG自動弧焊縫經過氧乙炔火焰加熱后，試驗試件為三組，120℃試件實測硬度值統計為70HB～85HB之間，160℃試件實測硬度值與120℃試件無明顯差異，200℃實測的硬度值明顯下降，最小值達65HB，與另外兩組試樣對比，在距離焊縫中心同一位置處接頭的硬度知下降，可見火焰加熱溫度越高并且超過200℃其硬度值將受到影響。

2.4.3火焰加熱后焊接接頭顯微組織

MIG自動焊后采用火焰加熱調修的試樣的50倍和200倍的金相，圖3、圖4為120℃火焰調平后試樣，圖5、圖6為180℃火焰調平后試樣，如下圖所示。

結果表明火焰加熱過程的溫度控制在0℃～160℃時，其試樣件的顯微組織變化不大，加熱升高至180℃以上后，焊熱影響晶粒粗大，證明加熱過程溫度越高，對熱影響區的影響越大。因此鋁合金火焰調平的溫度區域選取為160℃以下較為合理。

3工藝研究分析

火焰調修在鋁合金型材焊接上面的應用，只需要在變形部位焊縫周邊采用工藝要求適當的溫度對其進行火焰調修，而不需要切焊縫以及一系列補焊之類的熔化焊工序，大大加快了鋁合金車體平面度調修的速度和效率；采用火焰調平對焊縫的表面外有很好的保護，避免機械、焊接等工藝方法的外觀損壞；火焰調平的溫度控制得不到位，很容易造成鋁合金接頭組織軟化問題；鋁合金火焰調修工藝手段還需要強調加熱的方式、氧氣與乙炔火焰燃燒比、加熱速度、冷卻等輔助手段，同時還應考慮烤嘴的大小、烤嘴的傾斜角度，確保火焰的有效利用率。

4結論

1）從工藝上分析，火焰調平工藝應用在鋁合金6005A型材MIG自動焊后的調修是完全可行的，且能夠提高調平的效率；2）調平的火焰加熱溫度設置為120℃左右為較合理，在此溫度下火焰調修不會對產品焊縫接頭的機械性能產生的影響。endprint