焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用
中国动车组制造的焊接工艺
本文从动车组制造技术出发，以CRH5为例，重点介绍焊接技术在此车型中的运用环节，通过对比，提升我司对该行业的切入准确度，提高商务洽谈准确性。
一、动车组简介动车组是指速度在200 km/h及以上高速列车，它是高速铁路的主要技术装备。
动车组是包括机械、电子、控制及航空等现代技术的集中体现。
由于速度高，动车组的设计与开发中会遇到传统列车不曾有过的技术问题。
例如动车组车体结构及材料的轻量化问题、动车组流线形设计及车厢密封与隔音性问题等。
为了实现车体的轻量化，在车体设计时，普遍采用不锈钢和铝合金等轻量化材料。
采用不锈钢和铝合金制造车体，在我国铁道车辆制造业中还不普遍，对不锈钢和铝合金车体的制造还缺乏经验，再加上我国铁道车辆制造企业的产业化时间较短，其制造工艺有待进一步完善。
动车组车体结构分为两种，一种是两端部的带司机室车体(简称端车)，一种是中间的不带司机室车体(简称中间车)。
无论是端车还是中间车的车体，它们主要由底架、侧墙、车顶、端墙、车体附件(如车下设备舱等)组成。
对于端车车体而言还包括前罩开闭装置、前头排障装置和司机室头部结构。
二、动车组制造涉及焊接环节动车组可分为CRH1、CRH2、CRH3、CRH5和CRH380等型号，下面以CRH5为例，介绍动车组制造中涉及到焊接工艺的过程，以便指引我们下一步的工作。
CRH5型动车组采用铝合金车体，由12种与车体等长（55米）的铝合金挤压型材纵向焊接而成一个整体筒型承载结构，使用寿命30年。
CRH5型动车组车体主要包括中间车和端车，中间车是基础车，主要由底架、侧墙、车顶、外端墙、内端墙等大部件构成。
端车除了中间车的组成外，还包括走廊墙和端车端部结构。
表1：中间车组焊工艺列表组成结构尺寸材质组焊技术要求设备信息及型号底架热处理强化铝合金规范《200EMU铝合金焊接工艺参数WPS》；R部焊接《R部焊接试验WPS》；底架边梁自动焊《铝合金底架边梁自动焊WPS》；底架地板自动焊《底架地板自动焊WPS》。
高速动车组铝合金车体自动焊接工艺研究
高速动车组铝合金车体自动焊接工艺研究摘要：21世纪的今天，是经济、科技迅猛发展的时代，在这种快节奏的生活下，时间必然会变得很宝贵，所以，所有的国家都在致力于研发高速列车的道路上奋勇前行，现阶段我国大多数高速列车都使用铝合金车体，但是我国在铝合金车体的焊接方面存在缺陷，所以，本研究将围绕以高速列车铝合金车体焊接缺陷分析及工艺研究为主题进行浅析关键词：高速动车组铝合金，自动焊接工艺引言近年来，随着我国装备制造业的飞速发展，轨道车辆相关技术的质量也有所提升，在轨道车辆铝合金车体生产过程中涉及多项技术，其中焊接技术是关键技术，因为铝合金车体零部件及其它零件的生产都离不开焊接技术，由于轨道车辆的需求量越来越多，尤其是动车组，新的焊接技术将逐步被应用到铝合金车体的生产制造中，这可以缩短铝合金车体的生产周期。
为了确保该技术不被淘汰就必须借助科学技术的力量，对其进行不断的创新，因此研究铝合金焊接技术对于我国轨道车辆行业的发展具有重要的意义。
一、铝合金材料焊接工艺为满足车体铝合金强韧性、焊接性、加工性和三维弯曲成形等综合性能的要求，选用符合DIN5513标准的5000系和6000系铝合金，根据车体各部位对铝合金的特殊要求，对5000系和6000系铝合金的具体牌号和热处理状态进行了细分。
ENAW-5083拥有良好的焊接性能和抗腐蚀性。
它在H111的状态下，可塑性很好，但挤压加工性较差，难以得到薄壁及中空型材。
司机室前窗框周围的三维板材和底架前端的连接板选用ENAW-5083铝合金。
ENAW-6005A合金既具有中等强度，相比其他如ENAW-6082或ENAW-6061的合金，它挤压出形状更为复杂的产品，特别是对于薄壁空心型材更为明显。
车体主体断面的边梁、地板、侧墙、车顶各通长的型材都是选用T6状态下的ENAW-6005A铝合金型材。
司机室各弯梁、纵向梁和弯曲立柱等各骨架件，都是选用T4状态下的ENAW-6005A合金型材先进行三维弯曲，再经热处理到T6状态。
铝合金焊接性能及焊接接头性能
铝合金焊接性能及焊接接头性能摘要：在高铁、地铁列车的制造中，铝合金材料是列车车体的主要材料之一，然而由于铝合金材料在焊接性能、焊接接头性能方面仍存在一定的不足，经常会出现气孔、裂纹等缺陷，因此高铁、地铁列车铝合金车体的焊接施工质量仍然很难保证。
本文对铝合金的焊接性能以及焊接接头性能进行了分析。
关键词：铝合金；焊接性能；焊接接头前言铝合金材料具有较强的化学活泼性及导热性，氧化膜密度则相对较低，这些特性使得铝合金在焊接过程中很容易出现问题，而要想对这些焊接问题进行有效处理，保证铝合金焊接质量，则需要明确铝合金焊接性能及其焊接接头性能，并在焊接过程中进行针对性地处理。
1铝合金焊接性能及焊接接头性能分析1.1高温强度低由于金属材料焊接通常都是在高温条件下进行，因此材料熔点对于焊接质量有着直接地影响，铝合金材料的熔点会因合金中纯铝含量不同而存在一定的差异，但通常都在600℃左右，这一熔点与铜等其他材料相对较高，但在进行高温焊接时，其强度与塑性却会迅速降低，这意味着焊接过程中铝合金材料很难支撑住液体金属，而焊缝也会因此而出现塌陷、烧穿等问题。
1.2膨胀系数高铝合金材料的膨胀系数普遍较高，大多都能达到铜、钢的两倍或以上，而收缩性最高则在75%左右，这意味着在焊接过程中，高温的影响很容易使铝材料因热胀冷缩而出现变形，并发生结晶裂纹、液化裂纹等现象。
另外，铝合金的导热性虽然比较高，但在高温影响下其内外部温度仍然会出现差异，温差的变化会使其内外部出现不同的膨胀，并产生较大的内应力，这同样是铝合金焊接容易出现热裂纹的主要原因。
同样，焊接完成后，随着焊接接头处温度的不断降低，如果收缩量较大且冷却速度较快，那么其收缩变速率就会随之提高，并使铝合金焊接接头处出现应力-应变状态，而这同样是焊接处产生裂纹的主要原因之一。
1.3氧化能力强铝材料的氧亲和力非常强，长期暴露在空气中很容易形成氧化铝薄膜，这种薄膜虽然厚度较低，且具有较高的密度与结实度，但熔点却高达2050℃，如果在未经处理的情况下直接进行焊接，铝材料就很难与其他金属材料有效结合起来，焊接接头出也会因氧化铝残渣的存在而出现气孔。
轨道车辆用铝合金焊接性能的国内外标准研究
轨道车辆用铝合金焊接性能的国内外标准研究（中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）摘要：轨道车辆运行安全很大程度上与车体的稳定性有关，而车体稳定性主要取决于各零部件间的焊接性能。
焊接材料、焊接工艺以及焊接方式的选择对焊接接头质量影响较大。
通过对比现行各主要焊接标准体系，发现在焊接材料、焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊接检验、焊接修复等方面存在不同程度的差异，从而提出我国焊接标准完善方向。
关键词：轨道车辆焊接性能焊接标准1 前言随着轨道交通装备制造业的迅速发展，速度不断提高的轨道车辆在制造方面对材料及其焊接技术的要求亦越来越高。
相应地，对这些铝合金材料的焊接性能提出了更高的技术要求。
目前高速动车组、城际动车组车体使用的材料主要有5083等Al-Mg系和6A01、6005、6082等Al-Mg-Si系铝合金板材和型材。
轨道车辆焊接包括多种不同的焊接方法，其中主要的焊接方法为熔化极气体保护焊（MIG/MAG）、非熔化极气体保护焊（TIG）、电阻点焊及螺柱焊等。
近些年来，激光焊、等离子焊、搅拌摩擦焊等新型焊接工艺方法也在车体结构焊接中得到实际应用。
目前，对轨道车辆用各类焊接材料、焊前准备、焊接工艺评定、焊接生产、焊接质量检验及其焊后修复等，欧洲、日本等国已建立了完善的焊接技术标准体系，我国在轨道车辆焊接技术标准的研究与制定方面也已做了大量工作，但仍需进一步地加强技术标准的系统化和体系化建设。
为此，结合铝合金焊接标准的分布状况以及我国相关轨道车辆制造行业生产现状，铝合金焊接材料与辅助材料、焊接工艺评定、焊接工艺规程、焊接检验、焊接修复等几个方面对标准体系进行分析对比研究，促进我国轨道车辆焊接标准的进一步完善。
2 铝合金及其焊接缺陷2.1 铝合金分类铝合金材料按时效方式可分为时效硬化铝合金、非时效硬化铝合金、铸造铝合金三类。
时效硬化铝合金指的是含有镁、硅、锌或铜的铝合金通过退火、淬火和时效可以获得较高的抗拉强度的铝合金。
焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势
6．专题综述焊接技术第42卷第5期2013年5月文章编号：1002—025X(2013)05—0006—04焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势王金金，尹德猛，胡文浩，王陆钊，吴振华(唐山轨道客车有限责任公司制造技术中心，河北唐山063035)摘要：通过对M1G焊、T1G焊、电阻点焊、激光焊及搅拌摩擦焊技术在轨道车辆铝合金车体焊接中的应用情况进行分析，阐述了上述各种焊接技术在轨道车辆铝合金车体焊接应用中的优缺点。
总结得出：M I G焊及T I G焊技术是我国动车组铝合金车体制造目前应用的主要焊接技术．激光焊及搅拌摩擦焊技术在动车组铝合金车体焊接中的应用是未来我国动车组铝合金车体制造中的趋势。
关键词：M I G焊；T I G焊；电阻点焊；激光焊；FSW焊中图分类号：TG457：U271．91文献标志码：AO前言随着装备制造业的快速发展．轨道车辆相关生产制造技术也得到了迅速发展。
焊接技术作为轨道车辆铝合金车体生产制造过程中的一项关键技术，也将随着装备制造业的发展而更新换代。
铝合金车体零部件及其车身的生产都离不开焊接技术的应用，近几年来，由于轨道车辆的需求量较大。
新的焊接技术在轨道车辆铝合金车体生产制造中的应用将会对铝合金车体生产周期的缩短起着一个积极的推动作用。
目前．世界范围内轨道车辆铝合金车体制造所用焊接技术有TI G焊、M I G焊、电阻点焊以及近些年出现的激光焊与搅拌摩擦焊等新的焊接技术，而我国动车组铝合金车体制造中应用的焊接技术主要有M I G焊和TI G焊。
由于铝合金有着其特殊的性质，即热导率大．比热容高，局部加热困难，焊接时需要能量集中、功率大的设备，而且动车组铝合金车体自身焊接也有其相应的焊接工艺要求，即对焊接件的装配精度要求较高，焊后还要确保产品的尺寸与焊缝质量，尽量保证产品质量零缺陷，因此，新的焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用只能收稿日期：2012—12-10基金项目：铁道部科技司资助项目(2012J003一C)在满足上述要求且逐渐被验证后才能被应用。
动车组铝合金车体制造技术研究
板、 上下墙板等组成 ， 侧 墙 的焊 缝 主 要 用 单 丝 自动 焊 接 。侧 墙 焊 接 后容 易 出现 错 边 问题 ， 所 以 在焊 接 前 应该 作 间距 ０ ． ５ ～１ ｍ 的点固， 坡 口在 点 固前 要 留 ０ ． ５ ｍｍ 的 间 隙 。在 焊 接 时 要 压 卡 准 备 焊接 的坡 口 ， 焊 缝 焊 接 后要 等待 工 件 冷 却 后 冉 焊 接 其 他 焊
接， 焊接总成后再进行 车体 的调修 、 检查和交验 。整个过程 中，
车顶 、 底 架 以及 侧 墙 的制 造 和 车 体 总 成 是 比较 重 要 的 工 序 。动
车组铝合金车体制造过程中主要需要 自动焊接设 备 、 铝 合金加 Ｔ设备 ， 从制造到交付要经过装配一焊接一打砂一涂装一 组装
一
调 试 等程 序 。
３ 动 车 组 铝 合 金 车体 制造 关键 技 术
３ ． １ 焊 接 技 术
焊 接 技 术 是整 个 铝 合 金 车体 制 造 中 最 关 键 也 最 常 用 的 技 术 。 目前 铝 合 金 车 体 制 造 中 应 用 的 焊 接 技 术 有 ＭＩ Ｇ焊接 、 电 阻焊 接 、 Ｃ ＭＴ焊 接 等 。ＭＩ Ｇ 焊接 技 术 主 要 由专 机 焊 接 、 机 械 手 焊接 、 手 工焊 接 组 成 。 现 在 我 国动 车 组 的 车 体 制 造 中 ， 较 长 的
梁 等 中小 部 件 采 用 铝 合金 板 梁 结 构 。
图 １ 车顶 采 用 双 枪 双 丝 自动ห้องสมุดไป่ตู้ 接
端端
２ 动 车 组铝 合金 车 体 制 造 流 程
在进行铝合金车体制 造时， 首先 要根据图纸 由下料 工段准 备材料 ， 之后再将材料 运送给相应 工段进行 部件 的生 产组焊 ，
浅析城轨车辆铝合金车体焊接工艺
李 湘 军 张 益
（ 南车株 洲电力机车有限公 司 ， 湖南 株洲 ４ １ ２ ０ ０ ０ ）
摘 要： 城 轨 车辆 的 车体 是 由铝 合 金 材质 焊 接 而 成 ， 本 文对 城 轨 车辆 铝 合金 车体 的 焊接 工 艺、 工 装进 行 分 析 ， 探 讨 了铝 合金 车体
焊 接 工 艺的 发展 趋 势 。 关键 词 ： 城轨车辆； 焊接 ； 铝 舍金 ； 分析
为了保证城轨车辆的高速行驶 ， 城轨车辆采用的是轻量化的设计， 的温度 和空气湿 度一定要 达到焊接 的工艺要 求 ，空气 相对湿 度不大 于 ０ ￣ ／ ｏ ， 环境温度保持在 １ ６ ＿ ３ １ 度。 最后， 如何解决在铝合金的焊接过程中 车身采用铝合金的结构 ， 降低整辆车的重量 ， 减少了对轮轨的冲击。但 ６ 产生的烟尘对车间工作人员健康的危害， 有效地治理氮氧化物、 铝粉尘 是铝合金的膨胀系数是钢的 ２ 倍， 凝固的时候体积收缩也很大， 因此， 在 也是 铝合金焊接 不容 忽视 的问题 。 焊接的过程中很容易变形。 特别是对于薄壁型的铝合金材质， 不光焊接 等等 ， 变形量大 ， 而且在焊接的时候还会产生气孔 、 裂纹等现象 ， 因此要提高 ３ ． ２发展趋势 搅拌摩 擦焊 ， 是 一种 纯热力 锻造 的连接 方法 ， 利用 搅拌 针 、 轴 肩 和 铝合金的焊接工艺水平， 尽量减少焊接过程中出现的问题， 提高车体焊 接 的质量 ， 就 需要用专 用 的工 装来保 证车体焊 接成型后 的尺 寸 ， 为制 造 工作台面的摩擦热量使接回面的金属塑料软化 ，热软化的金属在搅拌 头和肩部的共同作用下 向后转移， 从而填充了锻造的焊缝（ 图１ ｏ在高 出高质量的城轨车辆奠定基础。 速振动的焊丝把动能传递给焊接的热熔池的时候 ， 对热熔池 内的液态 １城轨车辆铝合金车体焊接的特 金属进行适量的搅动 ，改善熔池的冶炼效果，把熔池 内的气体完全排 １ ． １焊接方 法和速度 的选 择 铝合金的焊接方法有多种， 包括惜 Ｉ 生 气体的保护焊（ Ｍ Ｉ Ｇ） 、 钨极惰 出。和传统的弧焊相比较，搅拌摩擦焊在焊接薄板的速度的时候 比较 对于厚板结构的， 搅拌摩擦的焊接速度和 ＭＩ Ｇ差不多， 但是 ＭＩ Ｇ的 性气体的保护焊（ Ｔ Ｉ Ｇ） 两种焊接方法。在焊接的时候 ， 对于较厚夹板的 快 ， 一次 洼成功的概率很小 ， 综合的焊接速度还是较 陧。搅 焊接 ， 为了能够保证焊接的质量要使焊缝从分均匀地融合 ， 而且使焊缝 焊接层数很厚， 如（ 图２ ） 所示 ， 抗拉强度完全超过 ＭＩ Ｇ 中的气体Ｊ Ｉ 顷 畅溢 出 ， 采 用较慢 的环节速 度和较 大的电流 配合 焊接 ； 对 于 拌摩擦焊焊接接头的强度较高， 而且产生的缺陷性很小， 不需要焊丝和附带的保护气体以及 较 薄板 的焊接 ， 为 了避免焊缝 太热 ， 在焊 接 的过程 中要采 用较 陕的焊 接 焊接接头 ， 降低 了生 成 的成本 ， 此外 ， 在车 间现场 作业 时 不受 车间 速度和较小 的电流配合 ， 从 而确保焊接 的质量 ， 尽量避免气孔 的形成 。 不需 要开坡 口， 温度和空气湿度的影响， 保证了生产的进度。因为搅拌摩擦的焊接热量 １ － ２气孔 的形成 焊接产生变形的可能性小于 Ｍ Ｉ Ｇ， 在焊接后进行修整 的工 铝合金表面氧化膜有很强的吸水性 ， 当环境湿度很大时， 吸收了很 输入程度小 ， 多水的氧化膜在电弧的作用下水分解出氢，而氢气在熔池中没有时间 作量几乎没有 ， 在很大程度上降低了操作者的劳动量， 在焊接的过程中 没有出现金属液体飞溅、 烟尘等不良现象， 使工作人员免受了不 良气体 排除 就形成 了气孔 日 ｏ 的危 害目 。 ２铝合金车体的焊接工艺 ２ ． １铝合金车体的焊接工艺流程 车体预组、 焊接前尺寸的调整、 焊接前的清理、 自动焊接、 焊接后的 打磨。 组装过程中所有零部件的误差及变形全部汇集在一起 ， 通过车体 组 焊来消 化 ，如果 要控制铝 合金车 体的焊接 质量就 要在焊接 前定好 尺 寸， 通过焊接前的尺寸调整ｘ － ， Ｊ ￣合金车体的变形进行预先估测 ， 做好合 理工艺放量 。加强焊接 过程 的控 制 ， 通 过组焊 工装 及辅助撑拉杆减 小车 体在焊接时的变形程度 ， 提高焊接质量日 。 ２ ． ２车体 焊接时 的尺 寸控制 图２搅拌摩擦焊与 Ｍ Ｉ Ｇ焊接接头性能对比 由于焊缝的中心线和结构截面的中心不对称或者不完全重合， 导 图 １搅拌摩擦焊示意图 致车体在 焊接完成 后的容易发 生弯 曲变形 。这种变形 主要 表现在 ： 侧面 目 前 我 国—些城 轨车辆 企业对焊 接工艺在 铝合金 车体上进 行 了基 础 研究 ， 并 且取得 了一 定 的成果 ， 但是 还存 在着一 些不 足 ， 焊接工 艺 规 的直线度 、 高度、 宽度和对角线会发生变化 ， 出现车体扭曲。 范流程、 补焊 、 检测的质量评价方法、 行业的系统标准都没有形成， 需要 ２ ． ３工装的使用 建立起— 套规范 的行业 制度和 准则 。 车体焊接之前需要对其进行装配调整 ，为使焊接之后达到预想尺 专 业技术人员 的深入研究 ， 寸， 就需要使用工装将焊接变形的影响减小到合理的公差范围内。车体 ４结束 语 组焊工装包括车底拉紧工装 ，通过支撑工装预 留的挠度实现车体挠度 随着科学 技术 的发展 ， 焊接技 术也 向着高效 、 节能、 优质发 展 ； 焊 接 在模块化、 柔性化、 人性化等都在高速发展； 的控制； 侧墙支撑工装 ， 主要用于控制车体宽度 ； 车体内部各个撑杆 ， 主 工装也发展的越来越成熟 ， 智 能化 ， 随着 新的焊 接材料 和结构 的不断 出 要用于控制车体内部各尺寸， 如对角线、 内高尺寸等 ， 使车体不出现扭 工 艺流程 也在变得 数字化 、 曲。合理调整和使用各个部分的工装能将焊接变形的影响减小到最小。 现， 更新改进现有的工艺方法 ， 提高焊接过程的机械化、 自动化水平。而 采用新 技术 ， 进 一步 提高 焊接 的质 量 ， 保证 城轨 车辆 的生 产质 量 ， 节 能 ２ ． ４焊后检测 降低员工劳动强度 、 保证员工身心健康等方面都有着显著提升。 车体焊接后不可避免的会产生焊接缺陷， 如融合不 良、 弧坑裂纹、 降耗， 参考文献 焊接引弧成 形不好 、 焊瘤 、 熔深 不够 、 夹渣等 。 进行 焊缝检 测 ， 主要方 法有 ￣ ｔ Ｊ （ Ｖ Ｔ ） 、 射线检测（ Ｒ Ｔ ） 和渗透检测（ Ｐ ， ｒ ） ， 如不合格需要返修 ， 剖开缺 【 １ 】 王俊玖－ 铝复合饭材料的铝合金车体制造工艺分棚 ． 城轨车辆轨道交 陷区域 ， 继续施焊、 检测直至焊缝合格为止。 通研究， ２ ０ １ ０ （ ５ ） ． ｆ ２ ］ 刘文斌 扁 速铁 路客车铝合金 车体制造 工艺叨． 铁道标 准设计 ， ２ ０ １ １ （ ８ ） ． ３铝合金车体的焊接工艺现状和发展趋势 ３ 倨 许生． 广州地铁三号线车辆 门角焊接裂纹的防止叨． 电力机车与城轨 ３ ． １铝合金材料制作的车体很轻、 耐腐蚀， 外观较平整 ， 也环保 ， 具 『 有其他的金属材料无可比拟的优势 ， 车体主要由底架 、 顶盖 、 侧墙、 司机 车辆 ， ２ ０ ０ ９ （ ３ ） ． ４ ］ 熊建武， 周进． 变形铝合金在轨道车辆中的应用叨． 城轨车辆技术开发， 室、 端墙五部分构成， 材质主要使用的是 ６ ０ ８ ２ 、 ５ ０ ８ ３ 型的材质 ， 焊接方 ｆ 法采用的是 自 动或者半自动的 Ｍ Ｉ Ｇ焊接方法。 现阶段， 城轨车辆铝合金 ２ ０ １ ０ （ １ １ ） ． ５ ］ 李永军， 孙秉和． 高速动车铝合金体结构优化策略 计 算机力学学报， 车体很多零部件如地板、 侧墙等等都采用的是 自动焊， 单丝 自 动焊的焊 【 接速度一般很快， 可以达到 ８ ２ ０ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 双丝自动焊接的最高速度也可 ２ ０ １ ０ （ ５ ） ． 以达到 １ ８ ３ ０ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 使 用者 的经 验和部件 对质量 和焊接 的效率 都会 产 生一定的影响。铝合金车体在焊接的过程中受到环境温度和空气湿度 的影响很大 ， 因为铝合金的热导率高 ， 若是温度很低的情况下 ， 会导致 焊接的熔透性不好 ； 焊接环境温度太高时， Ｈ Ａ Ｚ过热， 强度下降的幅度 较９ ￣ ［ ４ １ 。 除此以外 ， 铝合金表面氧化膜具有很强的吸水ｌ 生， 导致水分在焊 接的过程中分解产生了氢气孑 Ｌ 。所以， 在铝合金车体焊接的时候 ， 环境
动车组铝合金厚板薄板搭接MIG焊接工艺研究
W el di ng T echn ol ogy V01．42N o．2Feb．2013工艺与新技术23文章编号：1002—025X(2013)02-0023-03动车组铝合金厚板薄板搭接M I G焊接工艺研究尹德猛，王立夫，唐衡郴，程浩，杨建华(唐山轨道客车有限责任公司制造技术中心，河北唐山063035)摘要：在对高速动车组铝合金车体薄板进行M I G焊时容易产生焊塌、焊穿缺陷，严重影响了车体的焊接质量。
文中分析了铝合金薄板厚板搭接焊缝出现焊穿、焊塌等问题的原因，通过研究发现：采用合理的焊接电流、正确的焊接方向、适当的预热温度和合适的操作方法．可以有效防止薄板与厚板搭接M I G角焊缝焊穿、焊塌等缺陷的产生，提高了产品焊接质量，降低了生产成本。
关键词：铝合金；焊塌；焊穿；M I G焊；工艺参数中图分类号：TG444．77文献标志码：BO引言铝合金具有自身质量小、比强度高、加工性能好、美观且耐腐蚀的特点，在航空航天、轨道车辆，尤其是高速客车中得到了广泛的应用。
近年来，随着高速铁路事业的快速发展．对高铁列车的制造提出了更高要求。
为实现我国新一代高速列车节能的目标，在满足车体强度的前提下，越来越多的车体结构使用铝合金薄板或薄板型材，而使车体制造中经常遇到薄板焊接。
由于铝合金热导率大，比热高，局部加热困难，焊接时需要能量集中、功率大的设备．因此．薄板焊接时容易产生焊塌、焊穿缺陷，严重影响了焊接质量．成为铝合金车体制造的难题。
本文主要结合高速铝合金车体M I G焊接薄板与厚板搭接焊接过程中出现的焊塌、焊穿缺陷，研究了产生焊塌、焊穿缺陷的影响因素与控制措施，对动车组铝合金车体制造技术的发展起到了促进作用。
1试验材料与方法试验材料采用铝镁硅系6082一T6铝合金，板厚分别为3m m与10m m．焊丝选用A I M94．5M nZ r (E R5087)，焊丝直径1．2m m，母材及焊丝化学成分见表1，保护气体为A卜H e—N：三元混合气体。
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工 业 技 术
２．２ 计算结果后处理
根据有限元仿真结果，赛车起步时，大链轮的最大应力为出现在链轮链轮节圆其数值为433.9 MPa，起步瞬间此处受链条拉压应力较大。
由于反复切换发动机驱动和惯性形式，链条产生的转矩会造成大链轮的变形，有限元仿真的最大变形为0.03501 mm，这个变形在可运行范围内。
２．３ ＲＳ减重孔优化
该文中选用Design Explorer 中的响应曲面 （Response Surface）来实现大链轮的优化分析，通过计算输入参数与输出参数的灵敏度计算，用图表表达出来。
将小孔直径D 、角度以及距链轮中心距离L 等输入参数进行参数化；最大应力、最小安全系数、最大形变位移为输出参数。
系统默认将当前输入值的正负10 %作为输入值的初始变动范围。
通过计算得到系统生成的一组设计点。
从参数灵敏度分析可以看出，大链轮质量主要受小直径和角度的负影响，其次受阵列个数的正影响，最小安全系数主要受减重孔直径的负影响和陈列个数的正影响。
从这些分析可以得出：降低大链轮质量可以适当地增减重孔直径，但
不能过于增加；可以适当增加阵列个数，因为它会大幅度增加安全系数，而又不至于过多地增加结构质量。
优化完成后最终确定下来的3个设计点DPI、DP2、DP3，比较确定出最优点。
此时结构质量为0.1506，比原来减少了2.64 %，安全系数是2.02，综上所述，优化效果明显，整个优化过程是有意义的。
３ 结语
通过ANSYS workbench 对大链轮进行建模，计算和优
化，分析了腹板各参数与大链轮质量和最小安全系数的关系确定了大链轮的最优参数，通过优化前后各参数的对比，从而确定适合于本田节能赛车传动系统的优化设计分析。
参考文献
[1]王西洋，徐家川，王橙，等.基于Workbench 的FSAE 传动系统的有限元分析[J].汽车实用技术，2018（21）：53-56.[2]谭哲颖，蔡劲辉，武涛.基于ANSYS 的本田节能赛车加速行驶时车架受力分析[J].农业装备与车辆工程，2013，51（4）：58-61.
１ 研究动车组铝合金车体焊接技术的重要意义
近年来，我国的装备制造业取得了飞速发展，轨道车辆也随之快速发展。
在轨道车辆铝合金车体生产制造过程中涉及多项关键技术，其中焊接技术属于其中之一，为了保证该项技术的先进性，就必须借助科学技术对其进行不断的创新，其中在铝合金车辆制造的过程中始终离不开焊接技术，因此研究铝合金焊接技术对于轨道车辆行业的发展具有重要的推动作用。
２ 动车组铝合金车体焊接技术概述
就目前行业形势来看，轨道车辆铝合金车体制造业主要的采用的焊接技术主要有五大类，它们分别是TIG 焊、MIG 焊、电阻点焊以及近些年出现的激光焊与搅拌摩擦焊等新的焊接技术等，而在我国应用最多最广泛的焊接技术主要是前两者。
因为受铝合金自身的特性影响，该种材料的焊接性能相对较差，材料比热容相对较高，材料热传导率比较大，再就是在进行局部加热的时候非常难控制，所以
这就使其对于焊接技术要求比较严苛，再加上动车组铝合金车体的整体性能要求比较严苛，所有对于壳体的焊接质量要求就相对更加严格，尤其是焊接质量以及焊接尺寸等，所以这种复杂的形势迫切地要求技术人员需要不断地对焊接技术进行更新。
３ 焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用现状以及未来发展趋势研究３．１ ＴＩＧ焊技术
TIG 焊技术属于动车组铝合金车体焊接技术中最为常见的焊接技术之一，其主要是借助钨电极，采用燃烧于非熔化极电极及焊件间的电弧作为热源，同时电极和电弧区及熔化金属都用一层惰性气体保护，这样就使电弧焊焊接质量能够达到较高的质量要求。
该种焊接技术既可以是手工焊也可以是自动焊，但就目前行业应用情况来看，动车组铝合金车体焊接领域采取的焊接方式比较固定，主要还沿用了传统的人工焊接方式。
由于钨非常容易过热熔化，所以焊接过程中电焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用
孙德伟1 方 斌2
（1.沈阳局集团公司长春车辆监造项目部，吉林 长春 130000；2.中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130000）摘 要：铝合金属于一种常见的金属材料，与一般的黑色金属相比，其具有多种良好的物理特性和可加工性。
铝合金质量轻、强度高并且具有良好的可焊接性以及可锻造性，以上特点十分符合铁路车辆制造业对工程材料特性的需求。
再加上近年来轨道动车行业发展迅猛，对于材料的综合性能要求也逐年攀升，所以研究铝合金车体相关技术对于我国交通运输行业的发展具有重要意义。
该文主要针对焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势进行了详细的探讨，并详细分析了多种焊接技术的优缺点，希望该文能够有益于指导生产并最终有效提升焊接质量。
关键词：焊接技术；动车组铝合金车体；铝合金中图分类号：U270.6 文献标志码：A
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工 业 技 术
流不能过高，这就决定了该种工艺只适用于比较薄的板材焊接情况，其实准确地讲，该种焊接技术的大多数情况下只是作为一种辅助焊接技术。
３．２ ＭＩＧ焊技术
MIG 焊接技术属于一种熔化极气体保护焊，其主要特点是电弧功率大，热量性对比较集中，所以在实际的生产过程中生产效率也就比较高，在实际的操作过程中可以根据板厚、焊接位置不同灵活地进行调整。
MIG 焊可以实现多种不同的熔滴过渡形式，例如常见的短路过渡、射流过渡以及亚射流过渡等过渡形式，都可以通过MIG 焊接技术轻而易举地实现。
就目前动车组铝合金车体焊接过程中MIG 焊技术实际应用情况来看，包括手工焊接和自动焊的形式存在，这两者焊接方式都有各自具有优缺点，并且分别用于不同环境和不同部位的焊接情况，所以在实际的生产过程中两者不存在冲突，焊接人员会根据具体的情况选取合理的焊接方式。
３．３ 电阻点焊技术
电阻点焊技术主要是利用电阻热原理，借助电阻产生的热量对铝合金表面进行加热，从而实现焊接目的，由于铝合金的物理导热性能比较好，所以表面易形成高熔点化合物，所以该种焊接方式非常容易产生不熔合现象，因此该项技术主要被应用普通材质的车体制造过程中，在铝合金材料的焊接情况中比较少见，但是铝合金点焊也有许多优点，例如焊后变形情况非常小，相反缺点则是应用范围相对窄小、对于焊接电流需求比较大、焊接设备设施价格也相对比较昂贵。
３．４ 激光焊技术
激光焊接技术是近些年来才被广泛推广开来的一种新
型焊接技术，该种技术被广泛地应用于各种高端领域。
该种焊接技术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产生高温，然后融化焊丝和母材实现重新凝固的冶金过程。
该种焊接技术有很多优点：焊缝深宽比相对于传统的方式比较大、热影响区变得比较窄、焊接速度快、焊接变形非常小、能量密度也非常大。
但是该种技术也存在着许多缺点，例如激光焊焊前装配精度要求比较严格，焊后焊缝也会比较容易出现缺陷，例如气孔、咬边与裂纹等缺陷非常常见。
但是由于激光焊接设备设施的投资比较大，而且各种工作条件要求也相对较高，所以目前该种焊接技术在轨道车辆铝合金车体焊接制造过程中应用的情况非常少。
３．５ 搅拌摩擦焊技术
搅拌摩擦焊就是业内常说的FSW 焊接技术，该种焊接技术属于一种机械化连续的固相连接方法，其基本原理就是通过摩擦过程将机械能转化成热能，然后焊接材料和焊丝受热融化，交融在一起。
该种焊接技术的主要优点就是焊接速度非常快，应用范围也十分广泛，变形量也很小，焊
缝几乎零缺陷，焊接效果十分美观，另外与其的焊接工艺相比，该种工艺不产生二次污染、操作简单，缺点就是对于设备的精度要求非常高，设备投入的费用也比较高，就目前应用情况来看，该种技术已经在车辆焊接中应用得越来越广泛。
４ 新型焊接技术在动车组铝合金车体制造中应用的未来发展趋势
可以说新型焊接技术正在日趋成熟，以激光焊与FSW 焊为代表的焊接技术术语新型焊机技术的代表，由于它们起步相对较晚，所以在未来行业应用的过程中还需要不断地去完善。
所有相关领域的技术人员都在努力提升技术水平和优化实际应用，所以这些新型的焊接技术在动车组铝合金车体焊接领域应用前景良好。
近年来，我国轨道行业十分热衷于先进的动车组铝合金车体制造技术研究，这体现了我国十分重视铝合金车体制造生产，也表现出了我国大力发展轨道车辆行业的决心，这些都为我国动车组铝合金焊接制造技术的提升提供了良好的发展基础，同时也为激光焊、FSW 焊制造提供了工艺良好的工艺准备。
５ 结语
综上所述，动车组铝合金车体焊接工序中的焊接技术未来还有很长的发展之路要走，随着多项科学技术与焊接技术的相互融合，传统的焊接技术必将脱胎换骨，尤其是激光焊技术和FSW 焊技术未来将会在动车组铝合金车体焊接过程中占据主体地位，这将是行业发展的必然趋势，所以研究这些新型的焊接技术十分有必要。
该文主要简要了介绍了这些焊接技术的基本特点和应用，希望能够对相关领域的技术人员有所帮助。
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