铝合金车体焊接技术特点及焊接注意事项
城轨车辆铝合金车体焊接工艺
浅析城轨车辆铝合金车体焊接工艺摘要：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；铝合金；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，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，为制造出高质量的城轨车辆奠定基础。
1 城轨车辆铝合金车体焊接的特点1.1 焊接方法和速度的选择铝合金的焊接方法有多种，包括惰性气体的保护焊（mig）、钨极惰性气体的保护焊（tig）两种焊接方法。
在焊接的时候，对于较厚夹板的焊接，为了能够保证焊接的质量要使焊缝从分均匀地融合，而且使焊缝中的气体顺畅溢出，采用较慢的环节速度和较大的电流配合焊接；对于较薄板的焊接，为了避免焊缝太热，在焊接的过程中要采用较快的焊接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[1]。
1.2 气孔的形成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排除就形成了气孔[2]。
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对铝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[3]。
铝合金的焊接方法
铝合金的焊接方法铝合金是一种常见的金属材料，具有轻质、强度高、导热性好等特点，在工业和日常生活中广泛应用。
而焊接是铝合金加工中常用的连接方法之一。
以下将详细介绍铝合金的焊接方法。
铝合金的焊接方法主要有氩弧焊、点焊、激光焊、摩擦焊和爆炸焊等。
其中，氩弧焊是最常用的方法。
1. 氩弧焊：氩弧焊是铝合金焊接中最常用的方法，它利用惰性气体（如氩气）保护电弧和熔融池，防止气氛中的氧气和水分污染焊接区域，并控制熔融金属的冷却速度。
在氩气的保护下，焊接过程中没有明火和烟雾产生，焊缝质量较高。
2. 点焊：点焊是利用电阻产生的热量将铝合金件连接在一起。
该方法适用于连接较薄的铝合金板材，如汽车制造中的焊接。
3. 激光焊：激光焊是使用高能量激光束将铝合金熔化，从而实现焊接。
激光焊具有焊接速度快、热影响区小和焊缝质量高等优点，适用于各种铝合金焊接。
4. 摩擦焊：摩擦焊是通过在接触面上施加压力和产生热量，将铝合金摩擦热熔融并加以压实。
该方法适用于焊接铝合金和其他金属之间的连接。
5. 爆炸焊：爆炸焊是利用爆炸产生的高温和高压将两个铝合金件连接在一起。
该方法适用于焊接较大尺寸的铝合金构件。
除了上述常见的焊接方法外，还有一些特殊的焊接方法，如熔覆焊、滚焊和冷焊等。
在进行铝合金焊接时，需要注意以下几点：1. 选择合适的焊接材料和焊接工艺，根据焊接材料的种类、厚度和焊接强度要求等因素确定焊接方法。
2. 预处理焊缝，包括去除焊接区域的氧化皮、油污和杂质，以保证焊接质量。
3. 选择合适的焊接电流和焊接速度，以避免产生焊接缺陷，如焊接裂纹和气孔等。
4. 控制焊接区域的温度，避免过热和过冷引起的焊接缺陷。
5. 使用适当的焊接保护措施，如惰性气体保护和冷却液冷却，以确保焊接质量。
总结起来，铝合金的焊接方法有多种，每种方法都适用于不同的焊接需求。
在选择和使用焊接方法时，需要考虑材料的性质、焊接强度要求和工艺条件等因素。
正确选择和使用焊接方法，可以保证焊接质量，提高铝合金制品的性能和使用寿命。
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。
铝合金薄板焊接变形预防措施
2015-04-16
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金薄壁焊接结构因重量轻、耐腐蚀、
加工性能优异、易于连接而在高速列车车
体大量应用。但由于铝合金的热膨胀系数
大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，
严重影响结构的制造精度和使用性能。
一、铝合金薄板焊接研究现状
• 铝合金车体用薄板自身拘束度小，再加上
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 搅拌摩擦焊是一种新型固相焊接技术。铝 合金搅拌摩擦焊接接头可以避免产生气孔 和凝固裂纹等熔化焊中的常见缺陷，焊接 变形小，接头强度高。由于搅拌摩擦焊在 轻金属连接中的优势，近年来成为工程研 究的焦点。
4.铝合金薄板搅拌摩擦焊接
• 有人对1.4mm的LF21铝合金薄板进行搅拌摩 擦焊焊接实验，焊接强度达到母材的78-83 ％。有人对于lmm厚度6061-T6铝合金的搅 拌摩擦焊工艺展开相关研究，在优化焊 接工艺参数下，接头的抗拉强度可以达到 母材的103％。
三、铝合金薄板焊接变形预防措施
• 控制焊接变形，可在设计部件结构时就考 虑，如在保证结构有足够强度的前提下， 适当采用部分冲压结构来代替焊接结构， 以减少焊缝的数量和尺寸；尽量使焊缝对 称布置，以使焊接时产生均匀的变形，防 止弯曲变形。在生产实践中，控制变形的 措施主要有以下几种：
1.焊接顺序
• 对称焊接是用来克服或减小由于先焊的焊 缝在焊件刚性较小时造成的变形。先焊接 焊缝少的一侧，后焊接焊缝多的一侧，使 后焊缝的变形足以抵消前焊缝的变形，以 使总体变形减小。对于较长的焊缝，如果 采用连续的直线焊接，将会引起较大的变 形，这除了焊接方向因素之外，焊缝受到 长时间加热也是一个主要原因。
2.铝合金薄板的MIG焊
铝焊技术要求
铝焊技术要求铝焊是一项重要的金属焊接技术，能够将铝材料连接起来，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。
为了确保焊接质量和安全性，以下是铝焊的技术要求。
一、焊接材料的选择铝焊需要选择适合的焊接材料，常用的有纯铝、铝合金等。
不同的焊接材料具有不同的特性和性能，需根据具体应用场景和要求进行选择。
二、表面处理焊接前需要对铝材料进行表面处理，以去除污物、氧化物等杂质，提高焊接接触面的质量。
常见的表面处理方法包括机械加工、喷砂、化学清洗等。
三、焊接设备与工具选择适合的焊接设备和工具是关键。
常见的铝焊设备有氩弧焊机、激光焊机等，而焊接工具包括焊枪、焊丝、焊接钳等。
确保设备和工具的质量和性能可靠，以提高焊接效果。
四、焊接技术参数控制好焊接技术参数对焊接质量至关重要。
焊接技术参数包括焊接电流、电压、氩气流量等。
不同材料和焊接方式需要调整不同的参数，以确保焊缝的强度和外观。
五、气氛保护铝焊需要在惰性气氛下进行，以保护焊接区域免受氧化。
常用的保护气体是纯净的氩气，需要根据焊接情况调整氩气流量和喷嘴位置，确保焊接区域的气氛稳定。
六、焊接操作焊接操作需要经过专业培训和熟练掌握。
焊接时要保持稳定的手部动作，控制好焊接速度和角度，确保焊缝的质量和均匀性。
焊接过程中还需要不断检查焊缝的质量，及时处理焊接缺陷。
七、后处理焊接完成后，需要对焊接区域进行后处理。
包括除渣、抛光、除氧等步骤，以消除焊接产生的气孔、裂缝等缺陷，提高焊缝的质量。
总结：铝焊技术要求严格，需要选择合适的焊接材料、控制焊接技术参数、保证气氛稳定并进行适当的后处理。
只有掌握好焊接要求，才能确保铝焊的质量和安全性。
在实际应用中，还需要根据具体情况做出相应的调整和改进，不断提升铝焊技术水平。
简析地铁车辆—铝合金车体
简析地铁车辆—铝合金车体摘要：简要介绍地铁车辆——铝合金车体结构，介绍铝合金车体的优缺点，以及如何保证铝合金车体结构强度及使用寿命。
关键词：车体;铝合金;结构0 引言车体是地铁车辆的主要承载结构，它支撑于转向架之上，保证旅客乘车安全。
车体底架下部及车顶上部安装电气设备，构成车辆主体。
它需要承受各种动静载荷、各种震动，并适应100km/h左右的速度运行;还要满足隔音、隔热、减震、防火等要求，确保在事故状态下尽可能保证旅客安全。
1 铝合金车体的介绍车体的结构组成根据所选用的材料略有不同，但是主要部件均是由底架、车顶、侧墙（左右侧各1个）、端墙等组成，其中带有司机室的车辆前端设司机室。
车体需要有足够的强度承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力，其主要有底架承载、侧壁承载、整体承载三种承载方式。
一般根据应用的材料，来选择合适的承载方式。
铝的密度大约只有钢的1/3。
铝及铝合金具有重量轻、耐腐蚀的特点，并且是热和电的良导体，是一种优点很多的材料。
铝合金按其添加合金元素的不同，可被分成从1000～7000系列的几种类型。
一般用于地铁车辆的铝合金材料主要是A1～Mg系（5000系）、A1～Mg～Si系（6000系）和A1～Zn～Mg系（7000 系）合金。
最初的铝合金车体是将原来钢制车辆的骨架与外板置换成焊接性能好的5000系合金，采用MIG焊接、MIG点焊与铆接连接的结构，随着强度更高，焊接性能更优的7000系合金的研制成功，底架部件中各种受力杆件广为采用，使车体进一步轻量化。
但是此时的铝合金车体仍然沿袭过去高耐候钢、不锈钢车体的模式，均是外板加骨架结构，为了内部设备安装及底架下部设备安装再加焊吊梁、吊架、二次骨架。
随着万吨乃至万吨级以上大型挤压机的问世，在7000系合金上实现了挤压型材大型化，制成了外板与骨架一体化的宽幅挤压型材车体。
大幅度降低了部件数量及连接焊缝长度，促进了焊接自动化。
板梁式铝合金车体在结构形式上类似于耐候钢车体，但为了提高断面系数，防止板材由于剪力产生失稳现象，因此加大板厚（一般取钢板的1.4倍，最薄用到2mm）。
铝合金 焊接标准
铝合金焊接标准
一、铝合金焊接材料选择
1. 母材：铝合金焊接的母材应采用符合相关标准的铝合金材料，其质量应符合国家或行业标准。
2. 焊接材料：焊接材料应选择与母材相匹配的铝合金焊丝或铝合金焊条，其质量应符合国家或行业标准。
二、铝合金焊接工艺要求
1. 焊接前处理：铝合金焊接前应对焊缝进行清理，去除焊缝两边的氧化膜、油污等杂质，以确保焊接质量。
2. 焊接参数：铝合金焊接时应根据不同的焊接方法、母材厚度、填充材料等因素，选择合适的焊接参数，以确保焊接质量和效率。
3. 焊接操作：铝合金焊接时应遵循焊接操作规程，采用合适的焊接手法，确保焊缝平整、光滑，无明显缺陷。
4. 焊接后处理：铝合金焊接后应对焊缝进行修整、打磨、抛光等处理，以去除焊缝表面的缺陷，提高美观度和耐久性。
三、铝合金焊接质量要求
1. 外观质量：焊缝表面应平整、光滑，无气孔、裂纹、夹渣等明显缺陷。
2. 内部质量：焊缝内部应无气孔、裂纹、未熔合等缺陷，其质量应符合相关标准要求。
3. 力学性能：铝合金焊接后的力学性能应符合相关标准要求，包括抗拉强度、屈服点、延伸率等指标。
四、铝合金焊接检验方法
1. 外观检验：采用目视法或放大镜对焊缝表面进行检验，观察焊缝表面是否有气孔、裂纹、夹渣等缺陷。
2. 内部质量检验：采用X射线探伤、超声波探伤等方法对焊缝内部质量进行检验，判断是否有气孔、裂纹、未熔合等缺陷。
3. 力学性能检验：对焊接后的试样进行抗拉强度、屈服点、延伸率等指标的测试，以验证其是否符合相关标准要求。
铝合金车体长直焊缝的焊接缺陷及防止措施
在 车体 侧 墙 与边 梁 的 长 直焊 缝 中 ， 气孔 是 出现 最多 的一 种缺 陷 。气孔 的存在 不但 会 降低 焊缝 的致 密性 ， 减少 接头 承 载 面积 ， 而且 使 接 头 强 度 、 塑性 降 低 ， 别是 冷弯 和 冲击韧 性 ， 孔必 须加 以 防止 。 特 气 在焊 接 工艺 评 定 时 ， 过 长直 焊 缝 的金 相 对 比 通 可 以发现气 孔 主要存 在 焊缝 的上部 。通过 Ｒ Ｔ检 验
接 缺 陷及 防止 措 施 进 行 了分 析研 究 。
关 键 词 ： 合 金 焊 接 ；长 直 焊缝 ； 接 缺 陷 ；防 止措 施 铝 焊
中图 分 类 号 ：Ｔ ４ １ ７ Ｇ ４ ． 文 献 标 识 码 ： Ｂ
１ 铝 合金 车体 长 直 焊 缝 特 点
铝 合 金 车体 侧墙 与 底 架边 梁 的长直 焊 缝 ， 在 是 铝合金 车体 总装工 序 中完成 的 。此 焊缝 位于 车体 两
采用横 焊姿 势 自动 ＭＩ Ｇ焊接 而成 ， 内侧则 采用 手 工
Ｍ Ｇ焊 ５ （ ５ 段 焊 ， 头 形 式 见 图 ２ 焊 接 参 数 见 Ｉ ０７ ） 接 ，
表 １ 。
表 ｌ 铝合 金 车 体 侧 墙 与 底 架 边 梁 长 直焊 缝 的焊 接 参 数
也能 够看 出长 直焊缝 的气 孔 。
摘 要 ： 合 金 车 体侧 墙 与 底 架 边 梁 长 直 焊 缝 在 车 体 焊 缝 组 成 中 尤 为 重 要 ， 处 的 焊 缝 采 取 横 焊 铝 此
姿 势 ， 易产 生 焊 接 缺 陷 ， 因 大部 件 侧 墙 采 用 大 型 中空 挤 压 型 材 ， 强 行 拉 出挠 度 ， 接 后 还 要 极 又 需 焊 再 进 行 门框 组 装 ， 此很 难 达到 理 想状 态 ， 成 侧 墙 与 底 架 组 装 时焊 缝 的 根 部 间 隙 极 不 均 匀 ， 对 因 造 更 焊 接 造 成 了相 ３大 的 困难 。 本 文 结 合 铝 合 金 车 体 焊 接 试 验 及 现 车 生 产 中 实 际 经 验 对 此 焊 缝 的 焊 － ＇
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
铝合金车体焊接技术特点及焊接注意事项
（1）铝合金与氧的亲和力很强
在空气中极易与氧结合生成致密而结实的氧化铝薄膜，厚度约为0.1μm，熔点高达2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点，而且密度很大，约为铝的1.4倍。
在焊接过程中，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，并易造成夹渣。
氧化膜还会吸附水分，焊接时会促使焊缝形成气孔。
这些缺陷，都会降低焊接接头的性能。
为了保证焊接质量，焊前必须严格清理焊件表面的氧化物，并防止在焊接过程中再次氧化，对熔化金属和处于高温下的金属进行有效地防护，这是铝及铝合金焊接的一个重要特点。
具体的保护措施是：焊前使用机械打磨或化学方法D40清除工件坡口及周围部分的氧化物；焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护（例如99.99%Ar）。
(2) 铝合金的导热率和比热大
铝及铝合金的导热系数、比热容都很大，在焊接过程中大量的热能被迅速传导到集体金属内部，为了获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的热源，8mm及以上厚板需采用预热等工艺措施，才能够实现熔焊过程。
（3）铝合金车体的线膨胀系数大
铝及铝合金的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6.5%～6.6%，因此易产生焊接变形。
防止变形的有效措施是除了选择合理的工艺参数和焊接顺序外，采用适宜的焊接工装也是非常重要的，焊接薄板时尤其如此。
另外，某些铝及铝合金焊接时，在焊缝金属中形成结晶裂纹的倾向性和在热影响区形成液化裂纹的倾向性均较大，往往由于过大的内应力而在脆性温度区间内产生热裂纹，这是铝合金，尤其是高强度铝合金焊接时最常见的严重缺陷之一。
在实际焊接现场中防止这类裂纹的措施主要是改进接头设计，选择合理的焊接工艺参数和焊接顺序，采用适应母材特点的焊接填充材料等。
（4）铝合金部件焊接时容易形成气孔
焊接接头中的气孔是铝及铝合金焊接时极易产生的缺陷，尤其是纯铝和防锈铝的焊接。
氢是铝及铝合金焊接时产生气孔的主要原因，这已经为实践所证明。
氢的来源，主要是弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材所吸附的水分，其中焊丝及母材表面氧化膜的吸附水分，对
焊缝气孔的产生，常常占有突出的地位。
铝及铝合金的液体熔池很容易吸收气孔，在高温下溶入的大量气体，在由液态凝固时，溶解度急剧下降，在焊后冷却凝固过程中气体来不及析出，而聚集在焊缝中形成气孔。
为了防止气孔的产生，以获得良好的焊接接头，对于氢气的来源要加以严格控制，焊前必须严格限制所使用的焊接材料（包括焊丝、焊条、熔剂、保护气体）的含水量，使用前要严格进行干燥处理，清理后的母材及焊丝最好在2～3小时内焊接完毕，最多不超过24小时。
TIG焊时，选用大的焊接电流配合较高的焊接速度。
MIG焊时，选用大的焊接电流慢的焊接速度，以提高熔池的存在时间。
（5）铝合金在高温时的强度和塑性低铝在370℃时强度仅为10MPa，焊接时会因为不能支撑住液体金属而使焊缝成形不良，甚至形成塌陷或烧穿。
为了解决这个问题，焊接铝及铝合金时常常要采用垫板。
（6）铝及铝合金焊接时无色泽变化，给焊接操作带来困难。
铝及铝合金焊接时由固态转变为液态时，没有明显的颜色变化，因此在焊接过程中给操作者带来不少困难。
因此，要求焊工掌握好焊接时的加热温度，尽量采用平焊，在引（收）弧板上引（收）弧。
1.焊接特性：铝及铝合金具有导热性强而热容量大，线胀系数大，熔点低和高温强度小等特点，焊接难度大，应采取一定的措施，才能保证焊接质量。
2.管件及焊丝的清理，焊丝及破口两侧50mm范围内表面用丙酮清洗干净，用不锈钢丝刷刷去表面氧化膜，露出金属光泽，清理好的破口必须在2小时内焊接，清理好的焊丝放入未用的筒内，必须在8小时内用完，否则重新处理。
3.钨棒选用铈钨棒，氩气钝质不小于99.96%，且含水量不应大于50mg/m3。
4.环境温度不低于5℃，否则应预热至100~200℃方可施焊，相对湿度控。