淺析鋁合金車體焊接技術

王振宇　丁見　王忠平

摘 要：隨著軌道車輛軸重的增加以及運行速度的提升，車輛輕量化設計成為了軌道車輛的重要方面。鋁合金作為當下高速列車首選的車體型材，具有優良的耐腐蝕性以及良好的結構強度。但是鋁合金材料的可焊性較鋼材存在明顯的劣勢，本文通過對鋁合金焊接技術的分析，討論常見的鋁合金車體焊接變形及其控制方法。

關鍵詞：車體;鋁合金;焊接技術

1.研究背景

隨著軌道車輛運行速度的加快，載客量要求的增加，車輛輕量化設計的要求成為了重中之重。控制車體質量，選用輕型材料是當下軌道車輛輕量化研究的重點。鋁合金材質具有強度高耐腐蝕的特點，十分適合作為車體的組成材料，被廣泛用于各類軌道車輛上。但是鋁合金材質的缺點也十分突出，鋁合金焊接性能較差，尤其是車體這類大型部件，焊接過程中極易產生咬邊、夾雜等焊接缺陷，降低結構的整體性能，且在焊接過程中，強烈的局部加熱導致部件產生梯度性熱量分布，導致殘余應力的產生。本文通過對鋁合金焊接技術進行分析，著重討論鋁合金車體焊接變形及其控制方法。

2.鋁合金焊接

2.1 MIG焊接技術

MIG焊接技術又被稱為熔化極惰性氣體保護電弧焊， MIG焊接將焊件與焊絲分為極性不同的電極，并采用惰性氣體進行保護。在鋁合金車體焊接中，MIG焊接技術應用十分廣泛，其焊接熱容量高，可以焊接較厚的工件。常見的焊接部件包括動車組列車車廂地板、側墻、車頂、端墻薄板等部位。

2.2 TIG焊接技術

TIG焊接技術又被稱鎢極惰性氣體保護電弧焊，屬于較早的氣體保護電弧焊技術，與MIG焊接相比，TIG焊接熱能量較低，但焊接質量高，常用在薄板焊接地方。

2.3攪拌摩擦焊技術

攪拌摩擦焊技術指的是將特殊攪拌頭插入到焊件的焊接部位高速旋轉，使摩擦產熱達到焊接溫度時，通過軸向鍛壓來完成焊件的固相連接。這種技術出現的較晚，但由于不使用焊絲、氣體保護等前景廣闊，但目前在國內車體焊接中應用并不是很多。

2.4激光焊技術

利用高功率的激光發射器發射出的光子來融化焊接結構件，再將不同焊接結構件能夠連接起來并重新凝固，以實現金屬材料的有效焊接。激光焊接速度快、變形程度與熱影響區均比較小，十分適合在車體焊接中應用。

3.車體焊接變形及控制

鋁合金比碳鋼的可焊性要差很多。鋁合金材質的熔點比鋼的熔點低，為660℃，而且鋁合金的比熱容比其他金屬高，導熱率是鋼的5倍，在焊接過程中焊接熱量散失嚴重。除此之外，鋁合金的線膨脹系數約為鋼的2倍，凝固時體積收縮率為6.5%-6.6%，導致了鋁合金焊接時更易產生焊接變形。鋁合金車體焊接如圖1所示。

為了控制鋁合金車體的焊接尺寸，一般可在焊前、 焊中和焊后三個階段控制焊接變形。焊前變形控制是指焊接部位的結構設計及焊接材料選擇等方面控制焊接變形量，通常采用預留放長量法、反變形法、剛性固定法等控制變形量。在焊接過程中應選擇合理的焊縫尺寸和形狀，搭配合適的焊接順序，同時在一定范圍內降低焊接的熱輸入量。當鋁合金車體組焊完成后，一般采用火焰調修和機械調修兩種方式來減小焊接變形。通過焊接前、重、后的處理，能夠最大程度的保證車輛的焊接變形量，保證車體尺寸。

4.總結

隨著我國高速軌道行業的快速發展，人們在尋求輕量化的車輛設計以滿足不斷提升的軸重要求。鋁合金材質憑借其優良的耐腐蝕性及結構強度成為了軌道車輛車體的只要輕量化材料。本文通過對鋁合金材質焊接的工藝方法進行討論，著重分析了車體焊接變形及控制手段，討論了車體焊接前、中、后期對于車體變形的處理。

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