高速動車組鋁合金車體長大型材關(guān)鍵焊接技術(shù)研究

王冠千　夏正志　王忠平

摘 要：隨著時代的不斷發(fā)展以及科技的飛速進(jìn)步，我國的高速動車組技術(shù)發(fā)展水平已經(jīng)位列世界前茅，而且我國幅員遼闊，路網(wǎng)規(guī)模龐大，不同地區(qū)之間的人口分布、經(jīng)濟(jì)分布情況都不相同，高速動車組不僅僅帶動了地方上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也為滿足了旅客們的長、短途要求，實(shí)現(xiàn)了四通八達(dá)的基礎(chǔ)建設(shè)目標(biāo)。而現(xiàn)在，動車組的車體焊接質(zhì)量將面臨更為嚴(yán)格的要求，與此同時車體的焊接過程也將面臨著新的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：高速動車組;鋁合金車體;自動焊接;焊接技術(shù)

對于軌道車輛鋁合金車體的制造程序來說，焊接工序就是其中十分重要且主要的一道工序，焊接技術(shù)也因此被認(rèn)為是車體制造的關(guān)鍵性技術(shù)。高速動車組不僅僅要滿足四通八達(dá)的高運(yùn)輸率，還要為不同行程需求的旅客提供安全、可靠以及舒適的行程體驗，而這些要求就促使高速動車組必須在設(shè)計結(jié)構(gòu)上運(yùn)用到大量的新型焊接結(jié)構(gòu)，這不光是給車體的最終焊接質(zhì)量提出了極為嚴(yán)苛的要求，同時還要求車體在焊接過程中必須對質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。

一、關(guān)于高速動車組車體鋁型材料焊接結(jié)構(gòu)分析

我們都知道鋁合金這種材料具有熱膨脹系數(shù)大、熱傳導(dǎo)率高以及密度小的特點(diǎn)，因此在實(shí)際的焊接工作中，鋁合金的材料變形度都比較好，而且焊接熱量擦傳導(dǎo)速度也比較高，工件的質(zhì)量相對比較輕，這些特質(zhì)就使得焊接工藝有了很好的理論依據(jù)。

從鋁合金型材料的專業(yè)角度來說，其焊接變形、質(zhì)量控制都必須要遵循以下的原則：合理科學(xué)的利用鋁合金特性;充分考慮到鋁合金型材料的結(jié)構(gòu)特性;盡量在焊接階段控制好材料的變形程度以及質(zhì)量問題。

長大型材組焊是構(gòu)成高速動車組鋁合金車體的主要部件，它們在結(jié)構(gòu)具有以下的特質(zhì)：①都是雙面的焊接結(jié)構(gòu)，能夠更好控制型材兩面的焊接順序，有助于調(diào)整焊接階段的變形問題;②整體的焊縫都是比較對稱的，有利于通過合理的技術(shù)工藝來控制整體的變形程度;③型材之間是通過長直焊縫來進(jìn)行連接的，其長度一般都是在20m左右，這樣就更方便利用焊接機(jī)器人、焊接的專機(jī)等自動化焊接作業(yè)辦法來實(shí)現(xiàn)更加快速、持續(xù)以及穩(wěn)定的焊接工作。

另外，車體部件的鋁合金型材還具備其他的特性，比如地板型材就采用了單面插接結(jié)構(gòu)以及局部型材兩側(cè)無墊板結(jié)構(gòu)，而側(cè)墻板則是弧度型材機(jī)構(gòu)，動車的車頂組采用了角度較大的搭接坡口結(jié)構(gòu)，低架組成中用的則是中厚板長焊接縫搭接結(jié)構(gòu)等，所有，在實(shí)際工作中，技術(shù)人員必須針對不同型材的不同結(jié)構(gòu)特征，來采取有更有針對性的焊接工藝，只有這樣才能夠更有效的控制住焊接變形率，也才能夠更好的保障焊接工藝的質(zhì)量，從而提高動車組的焊接效率。

二、自動化焊接工藝的技術(shù)創(chuàng)新

其實(shí)，從目前的技術(shù)水平來看，不管是我國還是海外的軌道車輛生產(chǎn)企業(yè)，在鋁合金自動化熔焊焊接的工藝上，其應(yīng)用都比較單一。很多企業(yè)采用的都是雙槍單絲自動焊接工藝，其他的焊接工藝應(yīng)用的都不是很多。比如，在焊接對稱變形問題的控制方面，一般都沒有采用單槍焊接工藝;而當(dāng)焊接作業(yè)難度較大時，也很少會應(yīng)用到雙絲的焊接工藝。這些工藝上的限制終將導(dǎo)致焊接作業(yè)難度變大，能否在焊接工藝上尋求突破與創(chuàng)新，也成為了焊接工藝領(lǐng)域里的新問題與新挑戰(zhàn)，下面，本文將粗略的介紹兩種創(chuàng)新型的焊接工藝：

（一）單焊槍自動焊接工藝

現(xiàn)在動車組車體地板、平頂板等部件都采用了全對接型材的結(jié)構(gòu)，雖然雙焊槍焊接的技術(shù)能夠有效地提高焊接效率，并控制住焊接變形的均勻性，但是這種技術(shù)也大大增加了焊接作業(yè)的難度，同時這種技術(shù)對焊接設(shè)備的管理有著十分高的要求。從長遠(yuǎn)的生產(chǎn)形勢來看，顯然這種工藝技術(shù)的‘性價比還不太高。

針對這樣的對接型材結(jié)構(gòu)，我國一家軌道客車企業(yè)開發(fā)了一種單焊槍自動焊接工藝。首先這種技術(shù)是在工裝原有的短夾具基礎(chǔ)上，設(shè)計出了一種長夾具，相對于過去傳統(tǒng)的短夾具而言，長夾具不僅僅能夠更好地解決大型部件整體焊接后出現(xiàn)的變形不均勻問題，還可以有效的控制住焊接后的波浪變形問題。雖然是單焊槍焊接，但是它同樣能夠達(dá)到雙焊槍焊接的變形效果，而且還具有操作難度低、運(yùn)用更加靈活的優(yōu)勢，更適合被大批量的應(yīng)用到實(shí)際工作中，因此這種技術(shù)目前在地板、平頂板等部件上都有十分廣泛的應(yīng)用，如圖1所示。

（二）中厚長大型材的手工焊接工藝

動車組的底架邊梁與地板之間的連接都采用了8mm的厚搭接焊縫工藝，在過去，因為自動焊接的可達(dá)性較低，所以在進(jìn)行這樣的厚搭接焊縫作業(yè)時，只能用手工焊接的方法來完成。我們都知道，傳統(tǒng)的手工焊接，在實(shí)際作業(yè)時，每段都是需要先進(jìn)行預(yù)熱的，且無法連續(xù)進(jìn)行，焊接的效率比較低下，無法滿足批量化的焊接生產(chǎn)需求。現(xiàn)在為了能夠有效的提高手工焊接的效率，有學(xué)者提出實(shí)施‘手工連續(xù)焊接技術(shù)，這種技術(shù)更便于焊接技術(shù)人員的操作，且能夠大幅度地提高手工焊接的長焊接效率，可以有效的控制住焊接變形的程度，比較適合應(yīng)用到大批量的生產(chǎn)項目中，在現(xiàn)實(shí)工作中，該項技術(shù)確實(shí)已經(jīng)被應(yīng)用到了底架邊梁與地板的搭接長焊縫作業(yè)中。該項技術(shù)的示意圖如下。

結(jié)束語：

眾所周知，鋁合金車體具有質(zhì)量較輕、耐腐蝕性高以及隔音效果好、制造工藝更為簡單的優(yōu)點(diǎn)，我國已經(jīng)有越來越多的動車組車體開始采用了這種大型的中空鋁型材來進(jìn)行焊接，而焊接的工藝技術(shù)也隨著我國動車組的發(fā)展不斷更新?lián)Q代，相信在不久的將來，動車組的焊接工藝能夠更上一層樓。

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