焊接技術(shù)在動車組鋁合金車體焊接中的應(yīng)用

孫德偉 方 斌

（1.沈陽局集團(tuán)公司長春車輛監(jiān)造項(xiàng)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(shù)的重要意義

近年來，我國的裝備制造業(yè)取得了飛速發(fā)展，軌道車輛也隨之快速發(fā)展。在軌道車輛鋁合金車體生產(chǎn)制造過程中涉及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中焊接技術(shù)屬于其中之一，為了保證該項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性，就必須借助科學(xué)技術(shù)對其進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，其中在鋁合金車輛制造的過程中始終離不開焊接技術(shù)，因此研究鋁合金焊接技術(shù)對于軌道車輛行業(yè)的發(fā)展具有重要的推動作用。

2 動車組鋁合金車體焊接技術(shù)概述

就目前行業(yè)形勢來看，軌道車輛鋁合金車體制造業(yè)主要的采用的焊接技術(shù)主要有五大類，它們分別是TIG焊、MIG焊、電阻點(diǎn)焊以及近些年出現(xiàn)的激光焊與攪拌摩擦焊等新的焊接技術(shù)等，而在我國應(yīng)用最多最廣泛的焊接技術(shù)主要是前兩者。因?yàn)槭茕X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(dǎo)率比較大，再就是在進(jìn)行局部加熱的時(shí)候非常難控制，所以這就使其對于焊接技術(shù)要求比較嚴(yán)苛，再加上動車組鋁合金車體的整體性能要求比較嚴(yán)苛，所有對于殼體的焊接質(zhì)量要求就相對更加嚴(yán)格，尤其是焊接質(zhì)量以及焊接尺寸等，所以這種復(fù)雜的形勢迫切地要求技術(shù)人員需要不斷地對焊接技術(shù)進(jìn)行更新。

3 焊接技術(shù)在動車組鋁合金車體焊接的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢研究

3.1 TIG焊技術(shù)

TIG焊技術(shù)屬于動車組鋁合金車體焊接技術(shù)中最為常見的焊接技術(shù)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(shí)電極和電弧區(qū)及熔化金屬都用一層惰性氣體保護(hù)，這樣就使電弧焊焊接質(zhì)量能夠達(dá)到較高的質(zhì)量要求。該種焊接技術(shù)既可以是手工焊也可以是自動焊，但就目前行業(yè)應(yīng)用情況來看，動車組鋁合金車體焊接領(lǐng)域采取的焊接方式比較固定，主要還沿用了傳統(tǒng)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(shí)準(zhǔn)確地講，該種焊接技術(shù)的大多數(shù)情況下只是作為一種輔助焊接技術(shù)。

3.2 MIG焊技術(shù)

MIG焊接技術(shù)屬于一種熔化極氣體保護(hù)焊，其主要特點(diǎn)是電弧功率大，熱量性對比較集中，所以在實(shí)際的生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率也就比較高，在實(shí)際的操作過程中可以根據(jù)板厚、焊接位置不同靈活地進(jìn)行調(diào)整。MIG焊可以實(shí)現(xiàn)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(shù)輕而易舉地實(shí)現(xiàn)。就目前動車組鋁合金車體焊接過程中MIG焊技術(shù)實(shí)際應(yīng)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(yōu)缺點(diǎn)，并且分別用于不同環(huán)境和不同部位的焊接情況，所以在實(shí)際的生產(chǎn)過程中兩者不存在沖突，焊接人員會根據(jù)具體的情況選取合理的焊接方式。

3.3 電阻點(diǎn)焊技術(shù)

電阻點(diǎn)焊技術(shù)主要是利用電阻熱原理，借助電阻產(chǎn)生的熱量對鋁合金表面進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)焊接目的，由于鋁合金的物理導(dǎo)熱性能比較好，所以表面易形成高熔點(diǎn)化合物，所以該種焊接方式非常容易產(chǎn)生不熔合現(xiàn)象，因此該項(xiàng)技術(shù)主要被應(yīng)用普通材質(zhì)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(diǎn)焊也有許多優(yōu)點(diǎn)，例如焊后變形情況非常小，相反缺點(diǎn)則是應(yīng)用范圍相對窄小、對于焊接電流需求比較大、焊接設(shè)備設(shè)施價(jià)格也相對比較昂貴。

3.4 激光焊技術(shù)

激光焊接技術(shù)是近些年來才被廣泛推廣開來的一種新型焊接技術(shù)，該種技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于各種高端領(lǐng)域。該種焊接技術(shù)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(chǎn)生高溫，然后融化焊絲和母材實(shí)現(xiàn)重新凝固的冶金過程。該種焊接技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：焊縫深寬比相對于傳統(tǒng)的方式比較大、熱影響區(qū)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(shù)也存在著許多缺點(diǎn)，例如激光焊焊前裝配精度要求比較嚴(yán)格，焊后焊縫也會比較容易出現(xiàn)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(shè)備設(shè)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(shù)在軌道車輛鋁合金車體焊接制造過程中應(yīng)用的情況非常少。

3.5 攪拌摩擦焊技術(shù)

攪拌摩擦焊就是業(yè)內(nèi)常說的FSW焊接技術(shù)，該種焊接技術(shù)屬于一種機(jī)械化連續(xù)的固相連接方法，其基本原理就是通過摩擦過程將機(jī)械能轉(zhuǎn)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(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)就是焊接速度非常快，應(yīng)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(chǎn)生二次污染、操作簡單，缺點(diǎn)就是對于設(shè)備的精度要求非常高，設(shè)備投入的費(fèi)用也比較高，就目前應(yīng)用情況來看，該種技術(shù)已經(jīng)在車輛焊接中應(yīng)用得越來越廣泛。

4 新型焊接技術(shù)在動車組鋁合金車體制造中應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢

可以說新型焊接技術(shù)正在日趨成熟，以激光焊與FSW焊為代表的焊接技術(shù)術(shù)語新型焊機(jī)技術(shù)的代表，由于它們起步相對較晚，所以在未來行業(yè)應(yīng)用的過程中還需要不斷地去完善。所有相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員都在努力提升技術(shù)水平和優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用，所以這些新型的焊接技術(shù)在動車組鋁合金車體焊接領(lǐng)域應(yīng)用前景良好。近年來，我國軌道行業(yè)十分熱衷于先進(jìn)的動車組鋁合金車體制造技術(shù)研究，這體現(xiàn)了我國十分重視鋁合金車體制造生產(chǎn)，也表現(xiàn)出了我國大力發(fā)展軌道車輛行業(yè)的決心，這些都為我國動車組鋁合金焊接制造技術(shù)的提升提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)，同時(shí)也為激光焊、FSW 焊制造提供了工藝良好的工藝準(zhǔn)備。

5 結(jié)語

綜上所述，動車組鋁合金車體焊接工序中的焊接技術(shù)未來還有很長的發(fā)展之路要走，隨著多項(xiàng)科學(xué)技術(shù)與焊接技術(shù)的相互融合，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)必將脫胎換骨，尤其是激光焊技術(shù)和FSW 焊技術(shù)未來將會在動車組鋁合金車體焊接過程中占據(jù)主體地位，這將是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，所以研究這些新型的焊接技術(shù)十分有必要。該文主要簡要了介紹了這些焊接技術(shù)的基本特點(diǎn)和應(yīng)用，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員有所幫助。