侯繼峰

摘 要：現今我國的動車組鋁合金車體大多采用的是傳統(tǒng)的熔化焊接方式制造的，動車組鋁合金車體焊接存在焊接變形的類型較多，其中最主要的制約因素就是鋁合金材料的屬性以及傳統(tǒng)熔化焊接技術等。動車組鋁合金車體焊接存在焊接變形的難點則是變形的控制難度大。本文主要從焊接的方法、型材組焊接順序以及焊接后的調修等幾個方面探討焊接變形以及變形控制，也對該領域的發(fā)展做了一定的展望。

關鍵詞：動車組鋁合金車體；焊接變形；變形控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.031

隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展，我國的城市化進程在不斷地加快。由于人們過快的生活節(jié)奏，城市和城市之間以及城市內部的交通備受關注。鋁合金車體結構呈現出統(tǒng)領交通界的趨勢，越來越被廣泛的應用在軌道客運車輛的制造當中。當前，動車組鋁合金車體大部分采用的都是大型中空薄壁型材組合焊接而成，因為車體自身的結構特點以及鋁合金材料的屬性使得焊接過程當中存在較大的難題。焊接失效會致使車體的報廢，這將會對于人們的生命財產構成威脅，所以，焊縫的質量控制和焊接變形控制是當前最為迫切的問題，勢在必行。

1 導致鋁合金車體焊接變形的原因

鋁合金焊接變形頻繁以及難以控制的原因主要有以下幾個原因：首先，鋁合金的熔點要低于鋼鐵的熔點，大約在540—640℃之間。但是鋁的溶解熱和比熱遠遠高于絕大多數的金屬，并且是鋼鐵導熱系數的5倍。所以焊接鋁合金需要快速的提供大量的熱才能實現。并且膨脹系數也是鋼鐵的3倍，鋁合金焊接在溫度上和時間上的要求更高，這是導致鋁合金焊接變形頻繁、控制難度大的主要原因。

其次是焊接的累計次數多、類型多以及程度大等特點造成技術人員難以操作。因為制造成本與型材成形技術的關系，鋁合金車體在多數情況下需要多塊型材插接組焊成大的部件模塊，這是因為一般情況下軌道車輛使用鋁合金的寬度為450mm左右。并且最終是由多個模塊組合焊接而成。

最后是二次焊接變形要遠遠大于一次焊接變形，兩次的焊接變形程度存在的差異較大。造成該差異的原因是因為二次焊接所帶來的剛性壓緊應力和收縮應力的疊加遠遠比一次焊接所造成的焊接余應力大。

2 焊接變形控制的具體措施

焊前的變形控制：首先是改善接頭設計，由部分業(yè)界內的研究人員研究表明，在合理地焊接順序之下，可以簡化焊接的工藝流程，避免不必要的焊接，從而可以提升焊接制造的效率，前提是使用插對接接頭剛度較好的型材插對接。其次在焊接前利用工裝固定裝置以及頂針等輔助工裝對工件進行反變形以及預設撓度，從而保證焊后產品質量。

焊中的變形控制：影響焊接結構變形的關鍵因素就是合適的焊接參數以及合理的焊接順序。具體的焊接順序應當遵循以下原則：所有的焊縫都能被制定的焊接順序焊接；焊接的方向由中間向兩邊，由內部向外部焊接，并且最大限度的讓焊縫無拘無束收縮；一般情況下，現先焊接對接焊縫；較長的焊縫則要兩名工人同時進行對角焊接，為了使得各處的焊縫所引起的變形相互抵消；對于焊縫當中的多道多層的焊縫使用分段跳躍的焊接方式，也可以采用分段退焊的方法，以便于熱量輸入的分散性；保證焊接質量，提升焊接的操作速度，焊接的位置、保護氣體、母材以及焊接接頭的形式的選擇是焊接參數定制當中需要考慮的。

焊接后的變形控制：倘若焊接前和焊接后還未達到構建外形尺寸所需要的要求，最后可以通過用局部的先加熱后冷卻的方法產生的收縮變形來糾正變形的工藝，通過熱調的方法對于工件的變形進行矯正。使用壓力機或者是錘擊向變形的相反的方向敲擊，這是冷調的方式。一般情況下，對于焊接的矯正工作不僅耗費人力，更是耗費財力和物力。容易產生較大的噪音污染，對于工作的環(huán)境影響大，技術性的操作人員也是容易產生職業(yè)病。因為操作人員的手臂頻繁的受到震動沖擊，容易對肢體產生危害。除此之外，熱調如果操作不當，也容易發(fā)生燒傷或者是回火爆炸等事故。所以，焊接的過程中盡量在焊接前或者是焊接中把所有的焊接變形控制好。需要注意的是在進行變形的糾正操作時，糾正的時間要盡可能的縮短，還有板梁的結構剛性較弱的時候，大多焊接變形的方式采用冷調。

對于鋁合金車體的較大的部件焊接變形控制的技巧。鋁合金車體的大型部件一般包含司機室、側墻、端墻、底架以及車頂等。這類的大型部件一般主要采用的焊接是雙層長大中空型材焊接的結構。其具體的操作是使用工裝把工件扭曲的變形部分進行固定，但是收縮的方向不用控制；長大型材的焊接盡可能的利用自動焊來進行焊接，并在第一面的焊縫中心添加反變形支撐點，使得在焊接第二面的時候便于操作，這樣可以盡量的減少焊接變形。殘余壓應力也是要辯證看待的，過多過少都不利于操作?？偠灾?，當前避免潛在的焊接安全隱患的大趨勢即就是通過計算機模擬焊接結構以及焊接方法，尋找缺陷區(qū)域或者是易發(fā)生變形區(qū)域，最后優(yōu)化焊接的工藝設計并投入到實踐當中。

3 結束語

動車組鋁合金車體焊接制造當中的重要構成部分焊接變形控制系，當前對于焊接變形控制方法的理論報道較為缺乏，但是對于當前國內的焊接變形技術方面的理論指導較少。根據目前企業(yè)生產以及鋁合金車體組焊的工藝可以提出以下幾點理論展望：減少焊接變形：使用低熱量輸入的焊接方式；修整工藝控制變形、確保焊縫的質量：使用合理的方式定向釋放應力；控制焊接變形：通過試驗驗證以及計算機模擬來達到優(yōu)化焊接的工藝的目的。

參考文獻：

[1]欒國紅，胡煌輝，柴鵬.攪拌摩擦焊——新型列車制造新技術[J].電力機車與城軌車輛，2006（04）.

[2]宮崎勇，彭惠民.鋁合金鐵道車輛的發(fā)展[J].國外機車車輛工藝，

2006（02）.

[3]王元良，陳輝，茍國慶，李達，王曉敏，周友龍，車小麗，劉艷，吉華.高速列車基礎共性焊接技術研究新進展[J].電焊機，2011（11）.

[4]王炎金，丁國華，王俊玖.鋁合金車體制造技術在中國的發(fā)展現狀和展望[J].焊接，2004（10）.

[5]王炎金，丁國華.鋁合金車體制造關鍵技術研究[J].焊接，2007

（07）.endprint