攪拌摩擦焊在軌道交通車輛的應用研究

張澤勇 林正帥 傅 曄 王澤文

(中車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

0 引言

隨著我國經濟的發展，高速動車組、地鐵、城際動車組等軌道交通車輛的需求大幅增加。目前各種類車輛的車體材料一般采用鋁合金，少數為不銹鋼，基本90%以上的焊縫采用電弧氣保焊進行焊接。

氣體保護焊是一種熔化焊方法，焊接過程中通過在填充金屬和母材之間引燃的電弧將金屬熔化形成熔池，進而冷卻凝固形成焊縫接頭，在保護氣氛圍下，電弧穩定燃燒，熔池可避免被氧化。該方法操作簡便、焊接效率較高，但對母材及填充金屬的焊前處理要求較高，且焊接過程中會產生弧光、煙塵、飛濺等，造成工作環境的惡化。對母材的局部進行加熱，接頭會產生殘余應力，且易出現氣孔、裂紋、夾渣等缺陷，影響接頭的質量。為克服以上氣保焊接頭的缺點，各軌道交通車輛生產商已嘗試使用攪拌摩擦焊來代替氣保焊，以獲得更高的效率和接頭質量。

攪拌摩擦焊是一種無弧光、無煙塵、無須使用焊絲的綠色環保焊接方法，焊后變形小，殘余應力小，且焊縫組織細小，無氣孔及元素燒損等問題，已在航空航天、造船、汽車等行業取得廣泛應用。

1 攪拌摩擦焊的原理

攪拌摩擦焊是英國焊接學會TWI于1991年發明的焊接方法[1]。經過二十多年的發展，攪拌摩擦焊可焊接的材料領域逐漸由低熔點合金向高熔點合金發展。焊接時，通過由耐磨材料制成的攪拌頭在被焊材料的連接處快速旋轉，使得被焊材料與攪拌頭之間摩擦產生摩擦熱，進而達到塑化狀態。……