王振宇　丁见　王忠平

摘 要：随着轨道车辆轴重的增加以及运行速度的提升，车辆轻量化设计成为了轨道车辆的重要方面。铝合金作为当下高速列车首选的车体型材，具有优良的耐腐蚀性以及良好的结构强度。但是铝合金材料的可焊性较钢材存在明显的劣势，本文通过对铝合金焊接技术的分析，讨论常见的铝合金车体焊接变形及其控制方法。

關键词：车体;铝合金;焊接技术

1.研究背景

随着轨道车辆运行速度的加快，载客量要求的增加，车辆轻量化设计的要求成为了重中之重。控制车体质量，选用轻型材料是当下轨道车辆轻量化研究的重点。铝合金材质具有强度高耐腐蚀的特点，十分适合作为车体的组成材料，被广泛用于各类轨道车辆上。但是铝合金材质的缺点也十分突出，铝合金焊接性能较差，尤其是车体这类大型部件，焊接过程中极易产生咬边、夹杂等焊接缺陷，降低结构的整体性能，且在焊接过程中，强烈的局部加热导致部件产生梯度性热量分布，导致残余应力的产生。本文通过对铝合金焊接技术进行分析，着重讨论铝合金车体焊接变形及其控制方法。

2.铝合金焊接

2.1 MIG焊接技术

MIG焊接技术又被称为熔化极惰性气体保护电弧焊， MIG焊接将焊件与焊丝分为极性不同的电极，并采用惰性气体进行保护。在铝合金车体焊接中，MIG焊接技术应用十分广泛，其焊接热容量高，可以焊接较厚的工件。常见的焊接部件包括动车组列车车厢地板、侧墙、车顶、端墙薄板等部位。

2.2 TIG焊接技术

TIG焊接技术又被称钨极惰性气体保护电弧焊，属于较早的气体保护电弧焊技术，与MIG焊接相比，TIG焊接热能量较低，但焊接质量高，常用在薄板焊接地方。

2.3搅拌摩擦焊技术

搅拌摩擦焊技术指的是将特殊搅拌头插入到焊件的焊接部位高速旋转，使摩擦产热达到焊接温度时，通过轴向锻压来完成焊件的固相连接。这种技术出现的较晚，但由于不使用焊丝、气体保护等前景广阔，但目前在国内车体焊接中应用并不是很多。

2.4激光焊技术

利用高功率的激光发射器发射出的光子来融化焊接结构件，再将不同焊接结构件能够连接起来并重新凝固，以实现金属材料的有效焊接。激光焊接速度快、变形程度与热影响区均比较小，十分适合在车体焊接中应用。

3.车体焊接变形及控制

铝合金比碳钢的可焊性要差很多。铝合金材质的熔点比钢的熔点低，为660℃，而且铝合金的比热容比其他金属高，导热率是钢的5倍，在焊接过程中焊接热量散失严重。除此之外，铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率为6.5%-6.6%，导致了铝合金焊接时更易产生焊接变形。铝合金车体焊接如图1所示。

为了控制铝合金车体的焊接尺寸，一般可在焊前、 焊中和焊后三个阶段控制焊接变形。焊前变形控制是指焊接部位的结构设计及焊接材料选择等方面控制焊接变形量，通常采用预留放长量法、反变形法、刚性固定法等控制变形量。在焊接过程中应选择合理的焊缝尺寸和形状，搭配合适的焊接顺序，同时在一定范围内降低焊接的热输入量。当铝合金车体组焊完成后，一般采用火焰调修和机械调修两种方式来减小焊接变形。通过焊接前、重、后的处理，能够最大程度的保证车辆的焊接变形量，保证车体尺寸。

4.总结

随着我国高速轨道行业的快速发展，人们在寻求轻量化的车辆设计以满足不断提升的轴重要求。铝合金材质凭借其优良的耐腐蚀性及结构强度成为了轨道车辆车体的只要轻量化材料。本文通过对铝合金材质焊接的工艺方法进行讨论，着重分析了车体焊接变形及控制手段，讨论了车体焊接前、中、后期对于车体变形的处理。

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