地铁铝合金车体焊接工艺
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]。
轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究
轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究摘要：轨道车辆车体采用铝合金进行焊接制造，在车体制造技术条件中要求极为严格，铝合金熔点低、导热系数及热膨胀系数较大，在焊接过程中需要进行大电流快速焊接的特点，加大了难度；通过在车体生产制造过程中不断探索、改进，逐步提高铝合金车体制造技术；减少焊接中出现的缺陷，从而提高焊接质量和工作效率。
关键词：轨道车辆；铝合金车体；焊接工艺；一般情况下，轨道车辆铝合金车体大部件采用挤压铝型材料焊接而成，由于焊缝都是规则的、纵向的、平直的，所以能够自动焊接。
不过铝合金的导热性较大，高出钢材的四倍，膨胀系数也刚出钢材的一倍，所以铝合金车体焊接时，有很大的变形，且这种变形不好控制。
一、轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究1.工艺要求。
一是焊接方法的选择。
铝合金的焊接方法有很多种，铝合金车体焊共采用了熔化极惰性气体的保护焊（MIG）、钨极惰性气体的保护焊（TIG）和电阻点焊三种焊接方法。
二是焊接速度的选择。
在焊接时候，对于厚板的焊缝，为了能够保证焊接的质量在焊接的过程中使焊缝充分的融合，并且使焊缝内的气体充分的溢出，在进行焊接的过程中一般采用较慢的焊接速度和较大的电流进行焊接，对于薄板焊缝，为了避免焊缝过热，在焊接的过程中一般采用较快的焊接速度和较小的焊接电流，从而保证焊接的质量。
2.铝合金车体焊接工艺。
根据铝合金焊接技术的经验总结及铝合金车体焊接变形规律，对车体总组装焊接制定了焊接工艺流程：车体预组→焊前尺寸调整→焊前清理→自动焊接→焊后打磨。
通过上述的焊接工艺流程可以看出，要控制铝合金车体焊接质量及整体几何尺寸满足技术要求，减小车体的焊后调修量；必须加强过程控制，通过在预组及焊前尺寸调整过程中对铝合金车体几何尺寸进行预变形控制，减小车体焊接变形，提高焊接质量。
一是车体焊接几何尺寸控制。
铝合金车体焊接过程中，由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴（通过重心的轴）不重合或不对称，导致了车体焊接完成后侧墙发生弯曲变形。
城轨地铁所用6082铝合金的焊接工艺
文章 编 号 ：０ ２ ０ ５ （０ ０１－ ０ １ ０ １０ － ２ Ｘ２ １）１ ０ ３ — ３
・ 艺 新技 工
３ ｌ
城 轨 地 铁 所 用 ６ ８ 铝 合 金 的 焊 接 工 艺 ０２
圉 １ Ｉ ＧＭ 卑 臂焊 接 机 械 手
１ ． 坡 口形 式 的 确 定 ３ 焊 接 试 验 对 接 试 件 采 用 单 面 Ｖ 形 坡 口 ，坡 口角
验 选 用 的 焊 接 材 料 为 Ａ Ｍｇ ．Ｍｎ ｒ焊 丝 ，牌 号 ： １ ４５ Ｚ Ｅ ５ ８ ，直径 １ Ｒ ０７ ． ｍｍ。母 材 及 焊 丝 的化 学 成 分 见 表 ２
Ｉ６８ ６ ０ ２ Ｔ ｌ ＿
３０ １
ｌ
２０ ６
ｌ
６
ｌ
１ ． 焊接方 法 ２ 试 验 采 用 熔 化 极 惰 性 气 体 保 护 焊 ．采 用 Ｉ Ｍ Ｇ 单 臂 焊 接 机 械 手进 行 焊 接 ，如 图 １ 示 。焊 接 时用 所 ￣ Ａ ）９９ ％的纯氩进 行保 护 。 ｐ ｒ９ ． （ ９
度为 ７。 ０ ，根部无对 接 间隙 ，钝边 为 ０ １ ｍ。 ～ ｍ １ 焊 接过 程 ． ４ 焊接 过程 采用 Ｐ Ａ平焊 的焊接 位置 ，电源 极性 为 直流 反接 。焊前 将试 板无 间隙组 对 ，背部点 固焊 接永 久型 铝合 金焊接 垫板 。焊 接前需 清 除焊接坡 口及其 周
５８ ０ ７．击１ ． ２
８５ ０ ７，击１ ． ２
弧 长 修 正 率 功 率 焊 接 速度 （ ） ％ （ ） ｖ （ ｍｉ ） ％ ／ ｍ・ ｎ
地铁铝合金车体焊接工艺
地铁铝合金车体焊接工艺从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。
上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。
针对这些特点采取了相应的改进措施。
1 铝合金车体焊接概述上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。
车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。
母材和焊丝的主要化学成分见表2。
表1 铝合金车体MIG焊焊接材料表2 母材和焊丝的主要化学成分%不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分2 生产储存环境和辅助材料使用的要求2. 1 生产储存温度湿度的要求铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。
环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 %以下。
应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。
空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。
2. 2 焊丝及送气软管的使用要求对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。
焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。
不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。
送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。
2. 3 工装的选用铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。
如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。
工装液压系统的压力最好控制在9～9. 5 MPa 。
压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。
由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。
铝合金通用焊接工艺规程
铝合金通用焊接工艺规程1使用范围及目的范围：本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。
目的：与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。
2焊前准备的要求2.1在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。
2.2在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。
2.3用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。
2.4使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm 以上。
2.5焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。
2.6钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。
2.7原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。
2.8为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，能够在当天白班下班前领用，制止现场长工夫（24小时以上）存放焊丝。
2.9在焊接功课前，必须检查焊接装备和工装处于正常工作状态。
焊前应检查焊机喷嘴的实际气流量（允差为+3L/min）,自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，不然需要调换气体或焊丝；检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清算。
导电嘴不克不及只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。
检查工装状态是否完好，若工装有损坏，应立刻告诉工装管理员进行核查，并组织维修,制止在工装异常状态下进行焊接操作。
2.10焊接前必须检查环境的温度和湿度。
功课区要求温度在5℃以上，MIG焊湿度小于65％，TIG焊湿度小于70％。
环境不符合要求，不克不及进行焊接功课。
2.11焊接过程中不允许有穿堂风。
因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。
当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。
地铁铝合金车体焊接培训
02
地铁铝合金车体焊接工艺
铝合金材料特性
轻量化
铝合金具有较低的密度，能有 效减轻车体重量，提高车辆运
行效率。
高强度
铝合金经过适当处理后，具有 良好的机械性能，能够满足车 体的强度要求。
良好的加工性能
铝合金易于切割、焊接和成型 ，为车体结构的制造提供了便 利。
耐腐蚀性
铝合金表面能形成致密的氧化 膜，具有一定的耐腐蚀性，能
焊接过程中，通过物理或化学反应， 使两个分离的物体产生原子间结合， 形成牢固的接头。
焊接的分类与特点
焊接分类
根据加热方式、实现方式、工艺特点等，焊接有多种分类方式，如熔化焊、压力焊、钎焊等。
焊接特点
焊接具有连接强度高、密封性好、成本低等优点，但也存在一些缺点，如易产生焊接变形、易
地铁铝合金车体焊 接培训
目 录
• 焊接基础知识 • 地铁铝合金车体焊接工艺 • 地铁铝合金车体焊接操作技能 • 安全与防护措施 • 案例分析与实践操作
01
焊接基础知识
焊接的定义与原理
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者并用 ，使两个分离的物体产生原子间结合 ，从而实现永久性连接的方法。
焊接原理
裂纹
合理选择焊接材料和工艺参数，控制 热输入量和冷却速度，减少焊缝中的 应力集中。
夹渣
选用合适的焊接电流和速度，控制熔 池的形状和深度，避免夹渣的产生。
04
安全与防护措施
焊接安全操作规程
焊接前检查周围环境，确 保无易燃易爆物品，并采 取措施防止火灾和爆炸。
焊接时穿戴防护眼镜、手 套等个人防护装备，防止 飞溅物和高温对人体的伤 害。
ABCD
遵守焊接设备的安全操作 规程，确保设备正常运转 ，避免因设备故障导致的 安全事故。
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析
Ｂ型铝 合 金地铁 车辆 的车 体制 造 技 术分析
王 洪 波
（ 成都长客新筑轨道交通装备有限公 司， 四川 成都 ６ １ １ ４ ３ ０ ）
摘 要： 目前 ， 地 铁 车辆 被 划 分 为三 种 类型 ， 即 ＭＢ ／ Ｃ型地 铁 如 果按 照地 铁 车辆 制造 材 质 来分 类 的话 ， 城 市轨道 地 铁 车 厢 车体 叉 可 分 为 不锈 钢和 铝 合金 两种 ，文章 主要 介绍 Ｂ型地 铁 铝合 金 车 体 的制 造 工 艺 ， 着重 探 讨 分析 Ｂ型 铝 合金 地 铁 车 厢侧 墙 的 结构 及
其 焊接 工 艺 ． 关 键词 ： 铝合金 ； 地铁 ； 焊接 工 艺
１ Ｂ型销 合 金 地铁 车 厢侧 墙 结 构制 造 墙 组 成 装 配 与焊 接 ； 第九步 ， 焊缝检测处理 ； 第十步 ， 模 块 化侧 墙 正 １ ． １ Ｂ型 铝 合金 地 铁 车辆 车厢侧 墙 结 构 装 焊接 与 检测 ； 最后 是 附 件焊 接 、 检 测调 修 、 交验。 ２ Ｂ型铝 合金 地 铁 车辆 侧 墙 焊接 Ｔ 艺探 究 Ｂ 铝合金地铁乍辆车体侧墙的设计 与构造 ， 最常用的方式就 是 焊接 的方 式 。 如图 ｌ 和图 ２ 所示。 Ｂ型 铝 合金 地 铁 车 辆 ， 即侧 墙 板 型 材 采用 铝 合 金 巾 空 挤 压 型 材 组成 。在 对侧 墙 板进 行 组 装 焊接 操 作 的 过程 中 ， 一 般 采 用 最 多 的 是 机 械手 自动焊 接 技 术 ， 该焊 接 方 法焊 缝 成 形 比较 好 ， 质量 有 保 证 。 最 主 要 的是 焊接 的效 率 比较 高 。关 于这 一 点 ， 从图 ｌ 和 冈 ２中 也 可 以 看 到 。对 此 ， 笔 者 以为 ， 等 到 车辆 车 体 侧墙 板 组 装 焊接 完成 之 后 ， 可 以通过机械加 的方法来做进一步的处理 ，即将车体侧墙板分切 ， 分切 成 多 个 不 同尺 寸 的小 的 车体 侧 墙 板 。 为 了提 高 其效 率 ， 建 议将 整个 侧 墙 板 的所 有模 块 集 中起 来 。 首 先 是对 侧墙 板 自动 焊接 ，此 次 选 用 的侧 墙 板 为铝 合 金 型 材 。 综 合 考 虑 到 了铝 合 金 的线膨 胀 系数 为 钢 的 ３倍 ， 且凝 同 的 时候 的体 积收缩率为 ６ ． ５ ％左右。正 因如此 ， 这种情况下很容易｝ Ｈ 现不利的一 面， 例 如在 组装 焊 接 的过 程 中 ， 可 能会 变 形 。 假 若 变形 幅 度 超 出 可控 范同， 将 会 直接 使 陔 部件 报 废 。 对此 ， 在 铝 合金 地 铁 车厢 ＿ 乍体侧 墙 的 制造组装中， 质 量 控 制一 直 非常 关 键 ， 即 控制 焊 接 变形 。 在 该生 产 制 造 环 节 的质 量 控制 上 ， 以南 京 、 杭 州等 地 的 Ｂ型铝 合 金 地铁 为 例 根 据空气动力学要求 ， 该型材的侧墙板外轮廓设计主要采取 的是从上 往下 圆 弧状 结 构 ， 如此 一 来 ， 地 铁 列 车在 运 行 的 时候 ， 空气 阻 力会 减 图 ｌ地 铁 车 厢 整车 侧墙 结构 图 少 。所 以 ， 在焊 接 变 形 控 制上 ， 建 议 在 焊 前 预 留 一定 的 焊 接 反 变 形 量， 以此 来 实现 对 侧墙 板 焊 接变 形 的控 制 。 其次 是 对 侧墙 模 块 的组 装 焊 接 ， 以及 对侧 墙 附 件 的 焊接 。关 于 Ｂ型 铝 合 金 地 铁 车 辆 车 体 的 构 造 ，通 过 图 １ 和 罔 ２以 及前 文 的 介 绍， 基 本 大致 了解 。总 之 ， Ｂ型 铝 合金 地 铁 车厢 侧墙 由机 加 工后 的侧 墙 板 与铝 合 金 型材 的左 右 门立 柱 组 焊 而成 。在这 一 环 节 ， 问题 是 比 较 多 的 。例 如 ， 在组 焊 的 过 程 中很 容 易 出现 错 边 或 者 未焊 透 的 技 术 缺陷。仔细分析与技术性检测后发现 ， 这 主要是由于铝合金热导率 大、 比热 容大 的 原 因 。此 外 ， 电 弧 电压 、 焊 接 速 度 等 工 艺参 数 也 会 对 其 造 成影 响 。 基 于此 ， 结 合 着南 京 、 杭 州 等地 Ｂ型铝 合 金地 铁 车 体 的 生产制造实际来看 ． 可 切 实 做 好 以下 四点 ： 点 固焊 接 前 在 待焊 位 置 处 放 置一 个 ２ ａ ｒ ｍ 的不 锈 钢 板 ；适 肖增 大 焊 接 的 功率 ，调 整 电 弧 电 压； 合 理控 制组 焊 的 速 度 ， 可 以将 其 严 格 控 制 在 ９ ５ ｅ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ以内 ； 焊 前对钝 边 、 错 边 量严 密 检查 。 最 后 是对 侧 墙 附 件的 焊接 ， 正 如上 述 所 言， 铝 合金 熔 点 低 、 热导 率 大 。 在这 种 情形 下 ， 在 附 件焊 接 的 过程 中 ， 图 ２ 地 铁 车厢 分块侧 墙 结 构 图 热 量 就需 要 集 中起 来 ， 增 大 电源 功 率 。 然 而 问题 就 出现 了 ， 焊 接 熔 池 在罔 １ 和 图 ２中 ， 可以看到， 地 铁 车辆 车体 侧 墙 的设 计 ， 有 左 右 温 度 场 的 变 化会 越 来 越 大 ，相 应 的焊 缝 成 形 控 制 也 就 变 得 非 常 困 综 合考 虑 各方 影 响 因素 ， 分 析 原 因后 建议 ， 在焊 接 时 采用 合 理 的 两个门立柱 ， 并和侧墙板一同组成了车体的侧墙 。 此外 ， 还可以清楚 难 。 严 格控 制 角焊 缝 焊前 间 隙 ， 控 制在 １ ｍ ｍ以 内 。 的看 到 ， 车辆 车体 的侧 墙 结 构上 ， 均设 有 四个 侧 门 ， 每一 个 侧 墙 模 块 焊 接丁 艺 参 数 ， 上 又有 一个 窗 口。此 外 ， 为 了避 免 门角 、 窗 角 应 力集 中 ， 在设 计 的 时 ３ 结 束语 地铁车辆采用的是大断面 、 高强度 、 轻量化铝合金 型材整 体焊 候一般都是采用圆弧过渡形式 ， 并使用机械加工 的方法来实现 。从 关 于它的优点 ， 相信很多人都比较熟 知， 发车密度高 、 承载 图ｌ 巾 还 可 以 清 楚 的看 到 ， 侧 墙 是模 块 化 结 构 ， 侧 墙 与 车 顶 在组 装 接制造 ， 编组 灵活 。 从 社会 、 经济 、 环保 等 多 角 度来 看 ， 城 市轨 道 公 共 交 的过 程 中 ． 将 ¨角 连 接 其 中 。罔 ｌ 中， 无论 是左 门立 柱 还 是 右 门 立 力强 、 通 必将 成 为 今后 铁 路建 设 的 主要 选 型 目标 。 正 是介 于 城市 轨 道 地铁 柱， 均 为 型 材弯 曲结 构 。 的这种重要型， 必须要对其技术结构 、 制造工艺与方法高要求 、 高标 １ ． ２ Ｂ型 铝 合金 地铁 车厢 侧墙 制 造 ＿ Ｔ 艺 结 合着 上述 图的结 构 图 来 看 ， 侧 墙模 块 与 底 架 、 车顶 、 端 墙 等 各 准 ， 这 也是 本 文研 究 的 切入 点 ， 分 析 Ｂ型 地铁 车 厢 侧墙 结 构 特 点 ， 针 提｝ ｆ ． 更 加 有 效 的质 量保 证 措 施 。 车 体 部件 连 成组 装 起 来 。 笔者 以 为 ， 在 该 制 造设 计 环 节 ， 最为 关 键 的 对其 技 术 方 法工 艺 ， 参考 文 献 点 是模 块 化侧 墙 的 质量 。具体 来 说 ， 在 侧 墒 结 构设 计 制 造 与 后 期 李东风， 葛怀普， 等． 全 焊接 铝 合 金 Ｂ型 地 铁 车体 焊 接 变 组 装 的过 程 中 ． 模块 化 侧墙 的制 造 质 量在 很 大 程 度 上直 接 关 系 到 车 … 岳 彩 昂 ，
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺
b型铝合金地铁车辆车体制造工艺B型铝合金地铁车辆车体制造工艺一、引言地铁作为现代城市交通的重要组成部分，对于人们的出行和城市发展有着重要的影响。
B型铝合金地铁车辆以其轻量化、高强度和抗腐蚀等特点，成为地铁车辆制造的重要选择。
本文将介绍B型铝合金地铁车辆车体的制造工艺，以及其在地铁运营中的优势。
二、B型铝合金地铁车辆车体制造工艺1. 材料选择B型铝合金地铁车辆车体的制造首先要选择合适的材料。
常用的铝合金材料有6061和6063两种，它们具有良好的可加工性和强度，能够满足地铁车辆对轻量化和强度要求。
2. 钣金加工车体的制造主要通过钣金加工来实现。
首先，将铝合金板材切割成适当大小的零部件，然后进行弯曲、冲孔、焊接等加工工艺，最后将零部件进行组装。
钣金加工工艺需要高度精确的操作和控制，以确保车体的精度和质量。
3. 焊接工艺焊接是B型铝合金地铁车辆车体制造中的重要一环。
铝合金的焊接需要采用氩弧焊或激光焊等方法，以保证焊缝的质量和强度。
在焊接过程中，还需要注意控制焊接温度和速度，避免产生焊接变形和应力集中。
4. 表面处理车体的表面处理主要包括除油、除氧化和喷涂等工艺。
除油和除氧化可以去除车体表面的污染物和氧化层，保证喷涂的附着力和耐腐蚀性。
喷涂工艺可以采用静电喷涂或涂装等方法，使车体表面呈现出美观且耐用的涂层。
5. 质量检测地铁车辆的制造过程中需要进行严格的质量检测。
包括对材料、零部件和车体整体的尺寸、强度、密封性等性能进行检测。
通过质量检测，可以确保地铁车辆在使用过程中的安全和可靠性。
三、B型铝合金地铁车辆的优势1. 轻量化相比传统的钢铁车体，B型铝合金地铁车辆车体重量更轻，能够降低车辆的能耗和运营成本，同时减少地铁线路的磨损和振动。
2. 高强度B型铝合金具有优异的强度和刚度，能够有效抵抗外部冲击和振动，保证乘客的安全和舒适。
3. 抗腐蚀铝合金具有良好的耐腐蚀性，能够在潮湿和腐蚀环境中长期使用，并减少维护和修复成本。
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地铁铝合金车体焊接工艺
从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。
上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。
针对这些特点采取了相应的改进措施。
1 铝合金车体焊接概述
上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。
车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。
母材和焊丝的主要化学成分见表2。
表1 铝合金车体MIG焊焊接材料
表2 母材和焊丝的主要化学成分%
不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分
2 生产储存环境和辅助材料使用的要求
2. 1 生产储存温度湿度的要求
铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。
环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 %以下。
应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。
空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。
2. 2 焊丝及送气软管的使用要求
对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。
焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。
不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。
送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。
2. 3 工装的选用
铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。
如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。
工装液压系统的压力最好控制在9～9. 5 MPa 。
压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。
由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。
3 焊丝及保护气体的选用
3. 1 焊丝的选用
对于6005A、6082、5083 母材来说,选择的焊丝牌号为5087/ AlMg4.
5MnZr ,5087 焊丝不仅抗裂性能好,抗气孔性能优越,而且强度性能也很好。
对于焊丝规格的选择,优先选择大直径规格的焊丝。
同样的焊接填充量即同等重量的焊丝,大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多,因此,大规格焊丝较小规格焊丝的表面污染要少即氧化区域要小,焊接质量更容易达到要求。
另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。
对于8 mm 以下板厚的母材一般采用1. 2 mm直径的焊丝,对于8 mm 及以上板厚的母材采用1. 6 mm 直径的焊丝。
自动焊机采用
1. 6 mm直径的焊丝。
3. 2 保护气体的选用
Ar100 %的特点是电弧稳定、引弧方便,对于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100 %进行焊接。
对于8 mm 及以上板厚的母材和气孔要求高的焊缝,采用Ar70 % + He30 %进行焊接。
氦气的特点在于:9 倍于氩气的导热性,焊接速度更快,气孔率减少,熔深增加。
厚板焊接时,Ar100 %和Ar70 % +He30 %的熔深状况见图1。
气体的流量选择不是越大越好,流量过大会造成紊流,导致熔池保护不充分,空气与熔敷金属发生反应,会改变焊缝组织,使性能下降,而且产生焊接气孔的倾向增
加。
图1 不同的保护气体对熔深的影响
4 焊前准备工作的要求
4. 1 坡口的处理
板厚在3 mm 以下的对接焊缝可不开坡口,只需在焊缝背面倒一0. 5～1 mm 的角即可,这样有利于气体的排放和避免背面凹槽。
背面是否倒角对焊缝的影响,见图2。
铝合金厚板的坡口角度较钢板的要大。
单边坡口一般采用55°坡口,双边坡口采用每边35°坡口。
这样可以使焊接的可达性提高,同时可降低未熔合缺陷的产生几率。
对于厚板T 形接头中的HV 或HY接头,要求填满坡口外,再加一个角焊缝,使焊缝总尺寸S 不小于板厚T。
厚板T 形接头焊接要求见图3。
图2 倒角对焊缝的影响示意
图3 厚板T形接头
4. 2 焊前清理工作
焊接铝合金需要最干净的准备工作,否则其抗腐蚀能力下降,而且容易产生气孔。
焊接铝合金应该与焊钢的习惯彻底区分。
焊钢已经用过的工具,严禁焊接铝合金时使用。
清理焊缝区域的氧化膜等杂质,尽可能使用不锈钢刷或者用丙酮清洗。
不能使用砂轮打磨,因为使用砂轮打磨只会使氧化膜熔合在焊材表面,而不
会真正去除。
而且如果使用硬质砂轮,其中的杂质
会进入焊缝,导致热裂纹。
此外,由于Al2O3 膜在极短的时间内又会重新生成和堆积,为了使氧化膜尽可能少地影响焊缝,清理完毕后应立即施焊。
4. 3 预热温度和层间温度的控制
对与板厚超过8 mm 的厚板进行焊接时,都要进行焊前预热,预热温度控制在80 ℃～120 ℃之间,层间温度控制在60 ℃～100 ℃之间。
预热温度过高,除作业环境恶劣外,还有可能对铝合金的合金性能造成影响,出现接头软化,焊缝外观成形不良等现象。
层间温度过高还会使铝焊热裂纹的产生机率增加。
5 合理选择规范参数
铝合金与钢材的物化性能相差甚远,要根据铝合金的焊接特性来试验和确定其焊接规范参数。
5. 1 焊接电流较大
铝合金本身的导热系数大(约为钢的4 倍) ,散热快。
因此,在相同焊接速度下,焊接铝合金时的热输入量要比焊接钢材时的热输入量大2～4 倍。
如果热输入量不够,容易出现熔深不足甚至未熔合的问题,特别是在焊缝起头的位置。
5. 2 送丝速度要适当调高
送丝速度是与电流、电压等规范参数密切相关,并且相互匹配的。
当焊接电流提高后,送丝速度也应该相应地提高。
5. 3 焊接速度的选择
对于薄板焊缝,为了避免焊缝过热,一般采用较小的焊接电流和较快的焊接速度;对于厚板焊缝,为使焊缝熔合充分和焊缝气体充分逸出,采用较大的焊接电流和较慢的焊接速度。
5. 4 焊枪角度的选择
在焊接方向上,焊枪角度一般控制在90°左右,过大和过小都会造成焊接缺陷。
焊枪角度过大会造成气体保护不充分而产生气孔;角度过小还有可能使液铝达到电弧前端,使电弧不能直接作用于焊缝而产生未熔合。
焊枪角度示意图见图4。
图4 焊枪角度示意图
6 结束语
对车体焊缝质量和外形尺寸进行了检验和控制;对顶盖外侧焊缝进行渗透探伤;对底架牵引梁和枕梁焊缝进行了超声波探伤;对车体重要的外形尺寸用激光跟踪仪和水准仪进行了检测。
所生产的全部10 列车体,经西门子专家检验合格。
目前,铝合金车体的焊接工艺也已经进入成熟稳定阶段。
为上海地铁明珠线二期工程生产的4 列地铁列车已经抵达上海地铁梅陇基地,调试运行良好.。