焊接技術在動車組鋁合金車體焊接中的應用

孫德偉 方 斌

（1.沈陽局集團公司長春車輛監造項目部，吉林 長春 130000；2.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130000）

1 研究動車組鋁合金車體焊接技術的重要意義

近年來，我國的裝備制造業取得了飛速發展，軌道車輛也隨之快速發展。在軌道車輛鋁合金車體生產制造過程中涉及多項關鍵技術，其中焊接技術屬于其中之一，為了保證該項技術的先進性，就必須借助科學技術對其進行不斷的創新，其中在鋁合金車輛制造的過程中始終離不開焊接技術，因此研究鋁合金焊接技術對于軌道車輛行業的發展具有重要的推動作用。

2 動車組鋁合金車體焊接技術概述

就目前行業形勢來看，軌道車輛鋁合金車體制造業主要的采用的焊接技術主要有五大類，它們分別是TIG焊、MIG焊、電阻點焊以及近些年出現的激光焊與攪拌摩擦焊等新的焊接技術等，而在我國應用最多最廣泛的焊接技術主要是前兩者。因為受鋁合金自身的特性影響，該種材料的焊接性能相對較差，材料比熱容相對較高，材料熱傳導率比較大，再就是在進行局部加熱的時候非常難控制，所以這就使其對于焊接技術要求比較嚴苛，再加上動車組鋁合金車體的整體性能要求比較嚴苛，所有對于殼體的焊接質量要求就相對更加嚴格，尤其是焊接質量以及焊接尺寸等，所以這種復雜的形勢迫切地要求技術人員需要不斷地對焊接技術進行更新。

3 焊接技術在動車組鋁合金車體焊接的應用現狀以及未來發展趨勢研究

3.1 TIG焊技術

TIG焊技術屬于動車組鋁合金車體焊接技術中最為常見的焊接技術之一，其主要是借助鎢電極，采用燃燒于非熔化極電極及焊件間的電弧作為熱源，同時電極和電弧區及熔化金屬都用一層惰性氣體保護，這樣就使電弧焊焊接質量能夠達到較高的質量要求。該種焊接技術既可以是手工焊也可以是自動焊，但就目前行業應用情況來看，動車組鋁合金車體焊接領域采取的焊接方式比較固定，主要還沿用了傳統的人工焊接方式。由于鎢非常容易過熱熔化，所以焊接過程中電流不能過高，這就決定了該種工藝只適用于比較薄的板材焊接情況，其實準確地講，該種焊接技術的大多數情況下只是作為一種輔助焊接技術。

3.2 MIG焊技術

MIG焊接技術屬于一種熔化極氣體保護焊，其主要特點是電弧功率大，熱量性對比較集中，所以在實際的生產過程中生產效率也就比較高，在實際的操作過程中可以根據板厚、焊接位置不同靈活地進行調整。MIG焊可以實現多種不同的熔滴過渡形式，例如常見的短路過渡、射流過渡以及亞射流過渡等過渡形式，都可以通過MIG焊接技術輕而易舉地實現。就目前動車組鋁合金車體焊接過程中MIG焊技術實際應用情況來看，包括手工焊接和自動焊的形式存在，這兩者焊接方式都有各自具有優缺點，并且分別用于不同環境和不同部位的焊接情況，所以在實際的生產過程中兩者不存在沖突，焊接人員會根據具體的情況選取合理的焊接方式。

3.3 電阻點焊技術

電阻點焊技術主要是利用電阻熱原理，借助電阻產生的熱量對鋁合金表面進行加熱，從而實現焊接目的，由于鋁合金的物理導熱性能比較好，所以表面易形成高熔點化合物，所以該種焊接方式非常容易產生不熔合現象，因此該項技術主要被應用普通材質的車體制造過程中，在鋁合金材料的焊接情況中比較少見，但是鋁合金點焊也有許多優點，例如焊后變形情況非常小，相反缺點則是應用范圍相對窄小、對于焊接電流需求比較大、焊接設備設施價格也相對比較昂貴。

3.4 激光焊技術

激光焊接技術是近些年來才被廣泛推廣開來的一種新型焊接技術，該種技術被廣泛地應用于各種高端領域。該種焊接技術主要就是利用借助于激光的高集中性能，然后促使焊接件局部產生高溫，然后融化焊絲和母材實現重新凝固的冶金過程。該種焊接技術有很多優點：焊縫深寬比相對于傳統的方式比較大、熱影響區變得比較窄、焊接速度快、焊接變形非常小、能量密度也非常大。但是該種技術也存在著許多缺點，例如激光焊焊前裝配精度要求比較嚴格，焊后焊縫也會比較容易出現缺陷，例如氣孔、咬邊與裂紋等缺陷非常常見。但是由于激光焊接設備設施的投資比較大，而且各種工作條件要求也相對較高，所以目前該種焊接技術在軌道車輛鋁合金車體焊接制造過程中應用的情況非常少。

3.5 攪拌摩擦焊技術

攪拌摩擦焊就是業內常說的FSW焊接技術，該種焊接技術屬于一種機械化連續的固相連接方法，其基本原理就是通過摩擦過程將機械能轉化成熱能，然后焊接材料和焊絲受熱融化，交融在一起。該種焊接技術的主要優點就是焊接速度非常快，應用范圍也十分廣泛，變形量也很小，焊縫幾乎零缺陷，焊接效果十分美觀，另外與其的焊接工藝相比，該種工藝不產生二次污染、操作簡單，缺點就是對于設備的精度要求非常高，設備投入的費用也比較高，就目前應用情況來看，該種技術已經在車輛焊接中應用得越來越廣泛。

4 新型焊接技術在動車組鋁合金車體制造中應用的未來發展趨勢

可以說新型焊接技術正在日趨成熟，以激光焊與FSW焊為代表的焊接技術術語新型焊機技術的代表，由于它們起步相對較晚，所以在未來行業應用的過程中還需要不斷地去完善。所有相關領域的技術人員都在努力提升技術水平和優化實際應用，所以這些新型的焊接技術在動車組鋁合金車體焊接領域應用前景良好。近年來，我國軌道行業十分熱衷于先進的動車組鋁合金車體制造技術研究，這體現了我國十分重視鋁合金車體制造生產，也表現出了我國大力發展軌道車輛行業的決心，這些都為我國動車組鋁合金焊接制造技術的提升提供了良好的發展基礎，同時也為激光焊、FSW 焊制造提供了工藝良好的工藝準備。

5 結語

綜上所述，動車組鋁合金車體焊接工序中的焊接技術未來還有很長的發展之路要走，隨著多項科學技術與焊接技術的相互融合，傳統的焊接技術必將脫胎換骨，尤其是激光焊技術和FSW 焊技術未來將會在動車組鋁合金車體焊接過程中占據主體地位，這將是行業發展的必然趨勢，所以研究這些新型的焊接技術十分有必要。該文主要簡要了介紹了這些焊接技術的基本特點和應用，希望能夠對相關領域的技術人員有所幫助。