鋁合金地板在城鐵車輛中的焊接探討

臧鐵軍 楊豐 聶洪剛 吳占雨

摘 要：城市交通軌道工程深入推進，對鋁合金地板的焊接質(zhì)量更加重視，底架地板作為車體重要組成，焊接質(zhì)量直接影響列車運行安全可靠度。要求焊接技術人員，明確掌握焊接設備檢驗等焊前準備工作，高質(zhì)量落實底架地板焊接工序等焊接工藝，且對地板組焊模式的利弊有所了解，以此滿足設計與節(jié)能降本要求，為城市軌道交通行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展助力。

關鍵詞：鋁合金地板;城軌車輛;焊接

城軌車輛鋁合金地板焊接是復雜且繁瑣的過程，焊接速度與方法選擇多樣，但在實踐中，不僅要控制氣孔形成，還需明確掌握尺寸控制與工裝使用等焊接工藝，確保焊縫合格，以切實減少焊接變形影響。隨著焊接技術水平的提升，攪拌摩擦焊等方法，在鋁合金地板焊接的應用越發(fā)成熟，抗拉強度、生產(chǎn)成本與勞動量等方面得以優(yōu)化，但還需加強行業(yè)制度的規(guī)范建立，以帶動鋁合金車體焊接工藝的發(fā)展。

一、城軌車輛鋁合金地板焊接特征

首先是焊接速度與方法的選擇多樣性。鋁合金焊接方法多元化，尤其是對厚夾板的焊接，為確保焊縫質(zhì)量與均勻融合，有效溢出焊縫內(nèi)氣體，要求環(huán)節(jié)速度緩慢，配合焊接的電流相對較大。薄夾板的焊接，要求焊接速度快，配合焊接的電流相對較小。其次是預防氣孔出現(xiàn)。鋁合金表面氧化膜吸水性強，環(huán)境溫度與空氣濕度大的情況下，吸水性強的鋁合金表面氧化膜，在吸水后與電弧作用下會分解氫氣，熔池內(nèi)氫氣排除不凈就會出現(xiàn)氣孔，直接影響焊接質(zhì)量。

二、焊前準備工作

1.清理檢驗型材

通過檢驗了解地板型材質(zhì)量，評估外觀合格度，尤其是對表面劃痕超過0.5mm長度的型材，判斷可用價值。型材生產(chǎn)運輸中加強防護，避免出現(xiàn)磕碰等情況，并在使用前進行評估。工件表面氧化膜與油污及時清理，油污用丙酮等溶劑清除，再打磨鋁合金表面。氧化膜用機械或化學方法處理，氫氧化鈉等熔液的使用，注意化學反應時間，減少對工件質(zhì)量影響。氧化膜清理后清洗干凈，防止出現(xiàn)局部點蝕。氧化膜清理的機械方法包括電動與風動等小型銑刀，或是使用不銹鋼鋼絲刷打磨，注意打磨力度。清理后及時焊接，防止表面再次氧化。清理后工件放置時間>24h，應焊前再次進行表面氧化膜清理。

2.設備與焊材檢驗

對焊接設備與工裝工具運行狀態(tài)進行檢驗，了解焊槍噴嘴的堵絲現(xiàn)象，檢查管路排氣通暢度與氣體流量正確性等情況。對附有合格證的焊材，存在再清潔干燥環(huán)境內(nèi)，減少與有害介質(zhì)的接觸，使用前進行焊絲包裝與油污等情況的檢查[1]。

3.焊接環(huán)境控制

要求焊接環(huán)境內(nèi)的空氣濕度不得低于70%，溫度不能低于10℃，熱量散失隨著溫度降低而加劇，蒸汽揮發(fā)隨著溫度升高而加劇，水蒸氣進入弧柱焊縫內(nèi)形成氣孔，焊接質(zhì)量直接降低。

三、焊接工藝

1.底架地板焊接

焊接方法包括TIG與MIG兩種，后者比較常用，要求焊接技術人員明確掌握底架地板組焊順序與接接頭坡口形式等焊接參數(shù)。在焊接中，首先將處于平胎位狀態(tài)的地板工裝進行組對，在底架地板工裝上，反裝放置與定位裝配打磨后的型材，要求地板焊縫距離不得超過1mm。

2.定位段焊

通過半自動焊機定位段焊，焊槍角度調(diào)整后，沿兩邊向中間的順序進行地板焊縫段焊;將地板調(diào)整為胎位下?lián)系恼b狀態(tài)，再進行反面焊縫段焊，凹槽用銑刀清理[2]。

3.正反裝自動焊

調(diào)整焊槍角度后展開地板正裝滿焊，用不銹鋼絲刷清除焊縫黑灰;冷卻后撤加緊裝置。反裝地板處于上撓狀態(tài)，銑刀與不銹鋼絲刷清理外側(cè)焊縫，對地板外側(cè)焊縫滿焊，清理黑灰并冷卻后撤加緊裝置。

4.檢測

通過滲透探傷了解并修正焊接缺陷;檢查地板撓度與尺寸的達標度，對不符合標準的地方施以火焰調(diào)修，以提高焊接質(zhì)量。

四、阻焊模式優(yōu)勢

組對焊接使用4條焊縫與5塊鋁合金型材的模式，能夠控制變形，滿足0-5mm上撓度車體底架的設計標準。該種地板阻焊模式，使用了5塊型材、3塊型材組焊。型材截面尺寸減小，制造成本與難度隨之降低，但是焊縫數(shù)量增加，尤其是大規(guī)?；a(chǎn)，雖然制造技術運用自如，不能避免人工勞動量與成本的增加，與節(jié)能高效生產(chǎn)政策不符。實踐證明，采用該種阻焊模式成效最佳，均可滿足設計與節(jié)能、控制成本等要求。焊縫數(shù)量的控制，對焊接熱輸入與工件變形等問題有積極限制作用，生產(chǎn)成效隨之加強。但焊縫數(shù)量過度減少，制造難度與結構成型等方面問題不能規(guī)避;對此，綜合考慮各種因素，擇優(yōu)車體底架地板阻焊模式方案意義重大。

總結

確保鋁合金焊接質(zhì)量，還需從質(zhì)量影響因素入手分析，鋁合金地板焊接中受空氣濕度、環(huán)境溫度等因素影響較大;對此，要求焊接時的環(huán)境滿足工藝要求。但對結構復雜的焊接，還需從工裝緊固與阻焊模式等方面綜合考慮，擇優(yōu)焊接工藝與車體制造等設計方案，以減少結構變形影響。

參考文獻

[1]何廣忠，魏詩萌，閆占奇，等.地鐵鋁合金地板攪拌摩擦焊焊序優(yōu)化[J].電焊機，2018，v.48;No.375（08）：107-111.

[2]韓德成，汪認，陳東方，等.預置裝夾方法對高速列車地板焊接變形及殘余應力影響的數(shù)值模擬[J].機械，2017，44（11）：73-76.