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1、焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用摘要：随着我国高速铁路建设的持续推进，近年来国内高铁动车组的制造水平 得到了迅速发展，而动车组铝合金车体焊接作为动车组制造中的重要环节，其对 于各种焊接技术的应用也因此得到了更多的重视。为此，本文对动车组铝合金车 体焊接中各种焊接技术的应用进行了分析，并在此基础上对动车组铝合金车体焊 接技术在未来的发展趋势展开了探讨。关键词：焊接技术，动车组铝合金车体引言 随着可持续发展理念的不断深化，汽车制造行业中，实现汽车轻量化是未来 汽车发展的必然趋势。目前，主要是从车身轻量化入手，通过简化车身结构、利 用更为轻便的材料进行车身设计。传统的汽车车身多采用钢材，为实现
2、汽车轻量 化发展，选择更为合理的材料是当前的主要工作。铝合金质量约为钢材的 1/3， 是当前实现汽车轻量化的主要车身材料。同时，铝合金材料可以回收利用，利用 率高，减少资源消耗和浪费；可塑性强，能够满足复杂的结构。利用铝合金进行 车身设计，能有效推动汽车轻量化发展，减少资源浪费和环境污染，实现汽车制 造行业经济效益与社会效益的有机统一。但在运用铝合金制作车身过程中，铝合 金焊接技术是目前最为关键的问题。一、焊接技术在我国动车组铝合金车体焊接中的应用现状1. MIG 焊技术 MIG 焊为熔化极气体保护焊接，其特点是电弧功率大，热量集 中，生产效率高，熔滴过渡形式便于控制，按照板厚、焊接位置不同，
3、其可以焊 接较厚的铝材。MIG焊可以实现不同的熔滴过渡形式，如短路过渡、射流过渡、 亚射流过渡。动车组铝合金车体焊接常用的 MIG 焊技术包括手工焊接、机械手焊 接和专机焊接，它们有各自的优缺点，不能完全互相取代，只能根据具体的情况 选取合理的焊接方式。手工MIG焊技术在动车组铝合金车体中的应用主要是用于 一些角焊缝及其他自动焊接不能完成的对接焊缝的焊接。目前，动车组铝合金车 体制造过程中手工MIG焊占50%左右，由于铝合金焊接过程中色差小，且冶金过 程中易产生气孔等问题，焊接操作较困难，因此，焊工焊前必须取得相应的焊接 资质，甚至有些焊缝必须做相应的焊接工作试件。随着轨道装备制造业的快速发
4、展，动车组铝合金车体一些手工MIG焊的构件正向MIG自动焊接方向发展，如 动车组端墙薄板的焊接，唐山轨道客车有限责任公司首次利用MIG自动焊接端墙 板代替了过去传统的手工 MIG 焊方法。2. 焊接技术是整个铝合金车体制造中最关键也最常用的技术。目前铝合金车 体制造中应用的焊接技术有MIG焊接、电阻焊接、CMT焊接等。MIG焊接技术主 要由专机焊接、机械手焊接、手工焊接组成。现在我国动车组的车体制造中，较 长的焊缝都是由机器完成的，过程平稳均匀，效率也高，但这对部件的尺寸、坡 口的精度也要求较高，且焊接后容易出现未熔透、焊道偏、错边等问题。动车组 车体的底架、车顶、侧墙、地板等大部件在焊接过程
5、中技术重点各有不同。车顶 一般采用双枪双丝自动焊接，是由圆顶、平顶、边顶组合焊接而成。车顶焊接过 程中，平顶V形焊缝的根部容易出现焊不透的问题，所以在焊接时应用较大的电 流，较小的偏角慢慢焊，侧墙由窗上板、窗间板、窗下板、上下墙板等组成，侧 墙的焊缝主要用单丝自动焊接。侧墙焊接后容易出现错边问题，所以在焊接前应 该作间距0.51m的点固，坡口在点固前要留0.5mm的间隙。在焊接时要压卡准 备焊接的坡口，焊缝焊接后要等待工件冷却后再焊接其他焊缝，以减少因为热膨 胀而造成的形变。车体组装过程中，在按照顺序装配底架、侧墙、车顶后，对内 侧进行点固压卡处理，外侧的焊缝由专机焊接。此处的焊缝焊接时熔池会
6、受到重 力影响，不易保护焊缝，另外焊接热传输比较快，焊缝容易出现气孔和未熔问题， 因此要根据实际情况合理选择技术熟练的操作工。二、铝金金车身焊接存在的问题 针对铝合金车身焊接技术，需要分析铝合金车身焊接存在的问题，根据分析 结果，选择合理的焊接技术。铝合金车身主要由铝合金挤压型材、铝合金压铸件 和铝合金覆盖件等构件构成。目前，铝合金的焊接主要存在以下问题：材质问题 相较于传统钢材车身，铝合金车身质量小，铝合金质量、体积约为钢材的 1/3， 但与此同时，弹性模量较弱，约为钢材的 1/3，在具有较强可塑性的同时，铝合 金车身在焊接过程中易发生形变。焊接过程存在的问题铝合金车身在进行厚板焊 接时，要
7、求的温度梯度大，焊缝强度一般能达到母材强度的 70%；但在进行薄板 焊接时，由于要求的温度梯度小，焊缝强度一般低于母材强度的 60%，造成焊缝 强度的损失。三、新型焊接技术在动车组铝合金车体制造中应用的未来发展趋势1. 可以说新型焊接技术正在日趋成熟，以激光焊与 FSW 焊为代表的焊接技术 术语新型焊机技术的代表，由于它们起步相对较晚，所以在未来行业应用的过程 中还需要不断地去完善。所有相关领域的技术人员都在努力提升技术水平和优化 实际应用，所以这些新型的焊接技术在动车组铝合金车体焊接领域应用前景良好。 近年来，我国轨道行业十分热衷于先进的动车组铝合金车体制造技术研究，这体 现了我国十分重视铝
8、合金车体制造生产，也表现出了我国大力发展轨道车辆行业 的决心，这些都为我国动车组铝合金焊接制造技术的提升提供了良好的发展基础， 同时也为激光焊、FSW焊制造提供了工艺良好的工艺准备。2. 由于激光焊技术具有独特的优点，已经广泛地应用到铝合金焊接中。然而， 由于激光焊设备投资大，且使用要求高，目前在我国轨道车辆铝合金车体焊接制 造中尚未被采用。国外轨道车辆铝合金车体中的应用也仅限于一些特殊的其他焊 接工艺无法实现的焊接。德国TISSEN工厂，采用激光焊工艺成功实现了上海浦东 线的高速磁悬浮列车铝合金车体中复合铝合金板的焊接。该技术的应用解决了复 合铝合金板1 个非金属夹层被2 个薄铝板夹住的焊接
9、难题，相信在不久的将 来必定被我国动车组铝合金车体焊接中应用。3. 我国各轨道企业自 2000 后引进先进的动车组铝合金车体制造技术，从最初 对铝合金车体制造生产的生疏感到现在各主机厂可以月产8 列至10 列的生产规 模，可以说已经发生了一次质的飞跃，完全掌握了动车组铝合金焊接制造技术， 这些无疑奠定了动车组铝合金车体激光焊与FSW焊的基础，为动车组铝合金车体 采用激光焊、FSW焊制造提供了工艺准备采用波峰电流的目的是尽量减小点焊接 头强度的波动、防止飞溅和减少粘电极现象。波谷电流通常为衰减电流，硬铝系 的可热处理强化合金采用这种缓冷的方法，是为了防止焊核中经常产生的缩孔和 裂纹。实际应用中，
10、还经常采用比焊接压力大的预压力和顶锻压力的两级加压方 法，以控制点焊接头强度的波动和防止焊核内部产生缺陷。结束语： 铝合金属于一种常见的金属材料，与一般的黑色金属相比，其具有多种良好 的物理特性和可加工性。铝合金质量轻、强度高并且具有良好的可焊接性以及可 锻造性，以上特点十分符合铁路车辆制造业对工程材料特性的需求。再加上近年 来轨道动车行业发展迅猛，对于材料的综合性能要求也逐年攀升，所以研究铝合 金车体相关技术对于我国交通运输行业的发展具有重要意义。该文主要针对焊接 技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势进行了详细的探讨，并详细分析 了多种焊接技术的优缺点，希望该文能够有益于指导生产并最终有效提升焊接质 量。参考文献：1孙景朋.铝合金高速动车组车钩座搅拌摩擦焊技术研究U.铁道车辆，2018, 56（7）：28-30， 5.2孙玲玲.激光焊及搅拌摩擦焊技术在动车组铝合金车体焊接中的应用D .内燃 机与配件， 2018（9）：144.3何广忠，王锋，李军，等.搅拌摩擦焊技术在高速动车组铝合金厚板焊接上 的应用研究D.热加工工艺，2019，44（5）： 206-208，211
