高速列车铝合金车体焊接可靠性
铝合金动车车体焊接质量控制
铝合金动车车体焊接质量控制摘要：随着科学技术的不断进步，在各个行业中，焊接工艺越发显得重要了。
焊接的质量会直接影响到机械的质量和安全，尤其是在铝合金动车车体的焊接工作上更要做到完美，而能最大程度上保证焊接的质量就需要进行焊接的质量控制。
本文介绍了铝合金动车车体焊接时存在问题的原因及危害，并对这些问题进行分析和研究，并找出来一些解决问题的方法和焊接工艺，以此来保证铝合金动车车体焊接的质量控制。
关键词：铝合金动车；车体焊接；质量控制随着经济的发展，道路成为了经济发展的重要限制因素，人们日常的生活和工作也都离不开各种交通工具，而动车组这样的快捷通行就显得越来越重要。
为了保证动车组的质量，现如今采取了铝合金的动车车体设计，在动车强度上、抗疲劳性上都有很大的提升，但是在动车车体的焊接处还是需要重视起来，这关乎着整个动车的安全，因此对铝合金动车车体焊接质量控制就是必不可少的。
1 铝合金动车车体焊接问题的原因及危害现如今，在动车的设计和制造时，一直采用的是铝合金的材质，铝合金是由多种金属熔炼而成的混合体，它拥有着各种金属的属性，同时还发挥了各种各样的优点，且在车体的焊接上也比其他金属更易加固和焊接[1]。
当然，铝合金金属也有他自身的限制，铝合金和一般的合金相同，都拥有着较大的传导系数，这就导致在对铝合金动车车体进行焊接工作时，焊接产生的巨大热量都会快速的传导到动车车体的各个位置，很容易烧毁发动机、导线、计算机或者是一些精密的仪器。
除此之外，铝合金动车车体的焊接部分和其他没有进行焊接的部分颜色极其相似，很容易在焊接过程中发生不能区分的问题，从而导致多重焊接或者是在该焊接的部分没有正确的焊接完善，这也严重影响了铝合金动车车体的质量和安全。
下图为铝合金动车车体焊接的示意图。
2 铝合金动车车体焊接质量控制存在的问题2.1 铝合金动车车体焊接质量内部问题铝合金动车车体焊接质量问题的大部分问题就是内部问题，这种问题一般情况下都是出现在铝合金动车车体焊接的内部。
浅谈在CRH3、CRH5型动车车体制造中铝合金的应用
浅谈在CRH3、CRH5型动车车体制造中铝合金的应用发表时间：2020-08-11T09:51:49.210Z 来源：《科学与技术》2020年3月8期作者：齐文全吴桂兵[导读] 随着我国轨道客车的不断建设和发展，铁路的持续提速，内容摘要：随着我国轨道客车的不断建设和发展，铁路的持续提速，对车体结构轻量化有着很高的标准，对车体制造材料的要求不断提高。
铝合金材料耐腐蚀，强度高、塑性好，质量轻。
在车体制造上完全能满足以上的要求。
目前，在动车车体制造上，铝合金材料得到了广泛的应用。
下面我将分几个方面对铝合金在车体制造上的应用技术做以简单论证关键词：铝合金高速列车车体部件及总组成引言：铝合金材料在2001年开始在我国开始应用，长春客车厂建成了国内第一条铝合金车体自动化焊接生产线，并利用国产材料，开发制造了210km/h铝合金车体电动车组、270km/h高速试验列车，陆续逐步应用在城市轨道车辆上，先后生产广州地铁二号线，深圳地铁一号线，武汉轻轨等众城铁项目。
近年来，以铝合金为车体材料的350公里中国标准动车组以及京张智能高铁的研发和生产更是达到世界领先水平。
一、铝合金焊接特点1.铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。
阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。
2.铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。
铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。
在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。
3.铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。
铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。
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。
高速动车组用铝合金特种焊接技术
高速动车组用铝合金特种焊接技术摘要：铝合金是制造动车组车体的主要材料，其焊接主要以传统的熔化极惰性气体保护焊为主，随着技术的发展，搅拌摩擦焊、激光焊、激光-MIG复合焊等特种焊接技术也在轨道车辆铝合金车体生产制造过程中不断发展使用。
本文简要介绍特种焊接技术在高速动车组铝合金车体制造过程中的应用及展望。
关键词：动车组；铝合金；特种焊接；应用；发展1 前言随着轨道交通装备的不断发展，高速动车组已成为国内客运的主型轨道交通车辆。
近些年来高速动车轻量化生产制造是铁道运输发展的重要方向，经过大量的理论研究与试验证明，目前采用铝合金材料是实现车辆轻量化的最有效途径[1]，随着列车速度的不断提高，对列车减轻自重、提高接头强度及结构安全性的要求越来越高[2]。
目前高速动车组铝合金车体广泛使用中空大截面挤压铝型材结构，这种结构强度高且重量轻，具有其他材料不可比拟的优势。
高速动车组的车身采用全铝合金设计，其焊接以MIG焊为主，车身结构复杂，而铝合金焊接焊接过程中容易出现裂纹、气孔等焊接缺陷，焊接变形大，且工艺复杂，所以成为车辆制造中的工艺难点。
随着特种焊接技术的发展，搅拌摩擦焊、激光焊、激光-MIG复合焊接作为高能束流焊接方法以其优越的性能和特点在轨道交通行业得到广泛的应用。
2特种焊接技术在轨道交通车辆铝合金车体制造中的应用2.1 搅拌摩擦焊接技术搅拌摩擦焊（FSW）是英国焊接研究所（TWI）在1991年作为固相连接技术发明的一种焊接技术。
搅拌摩擦焊（FSW）属于摩擦焊，是一种固态焊接技术，在FSW过程中，高速旋转的搅拌头和工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化，在旋转搅拌头的临近区域内，形成了一层充分的塑化金属层，当搅拌头沿着焊接界面移动时，塑化材料在搅拌头的转动摩擦力作用下由搅拌头的前部移向后部，搅拌头的前段不断形成热塑性金属并出现金属的挤压流动现象，进而填补搅拌头后部的空腔，并在搅拌头的挤压下形成致密的固相焊缝。
高速列车铝合金车体焊接质量控制
塑 Ｉ ｉＲ 堡 ｃ ｅ Ｔａ ｖ ｏｌ ｐ
２ 技术评审 ．
技 术评 审是指 焊接 监督 工程 师参加 技术评 审 ，审 地认识到工作试件在焊工技能考核 中的重要作用 ，还停 止在 只要资格考试合格就可以上 岗操作的理念上。
一
Hale Waihona Puke 查设计图样的产品结构焊接是否满足相应的焊接标准；
接头位置设计是否合理 ，接头焊接是否具有一定的可达
名焊 工通 过资 格考试 并取 得相 应的资 格证 书 ，
证 明该焊工的操作技能满足标准要求 ，但也经常存在这
性 ；所设计的焊接接头焊后是否易于进行检查和测试 ；
样的问题：一是焊工合格证有效期一般为两年，在两年
之 内从事 的工作通常是不 固定的 ，仅凭资格证书无法证 明焊工的技能水平是否稳定 ；二是如果从事标准资格考 试不能覆盖 的非标焊缝 ，就 无法证 明该焊工是否有能力 承担 此项工 作。Ｅ ５ ８标 准第４ Ｎ１０ ５ 部分的规 定使得上述 问题迎 刃而解 ，明确指 出焊工必须通过 与实际 工件 类似 的工作试件的技能水平考核 。 手工焊 的焊 工在 进入车 间正 式焊 接工件 之前 ，必 须按照 国际标准Ｉ Ｏ ５ １的要求接 受工作试 件考核 ， Ｓ １６ ３ 完成 所焊 部件需要 的所 有工作试 件 ，并根 据岗位调 整情 况及焊接 接头变更情况 （ 如焊接位置变更、坡 口形式 变 改等）随 时７做相应 的工作试件，工 作试 件合格后 方可 １ 、 进行 相应 的焊 接工作 ；采用 自动焊焊接 的工件 ，必须每
焊 接部 件供 应商 的评估 主要 分为两 大类 ：一类 是 整体外 购；另一类是带料委外加工 。焊接部件供应商的 焊接能 力直接关 系到产 品的焊接 质量和供货 周期 ，进而 影 响到整体 产品的质量 ，因此 ， 针对焊接部件供应商的 焊接体 系评估至关重要 。焊接部件供应商的评估主要是 从焊接技术文件 、焊接现场以及焊接专业人 员的业务能 力三方 面进行 。根 据评 估情况 判定焊 接部 件供应 商对 Ｅ ０５ Ｎ１ ８焊接体系的执行情况 ，同时也是衡量该供应商 ５
高速列车铝合金车体的焊缝检验
到灵敏度对比试块和工件的表面耦合问题，可另加２ｍｍ－４ｄＢ的耦合差，检测灵敏度调节到评定线灵敏度。
探头在法兰盘上、下表面垂直于焊缝进行锯齿型扫查。
２．４缺陷的确定当荧光屏出现反射波时，应根据焊缝的结构、荧光屏上反射波的深度位置和水平位置、探头的β值进行判断。
如反射体位于法兰盘的内、外２条焊缝中，则判为缺陷。
法兰盘与圆筒连接焊缝根部成形较好时，一般无反射波，当存在根部缺陷时，采用β＝４５°，６０°的探头在法兰盘的上、下表面均可以探测到，其波形特点与未焊透等根部缺陷的波形相似，且反射波的深度与法兰盘的厚度相对应。
３结论以上介绍了焊接法兰盘角焊缝的结构形式、超声波检测工艺的策划以及具体的检测工艺和缺陷的判定。
运用该检测工艺，使用折射角分别为４５°和６０°、前沿小于８ｍｍ的２只探头对法兰盘与圆筒连接的角焊缝进行超声波探伤，可大大提高缺陷的检出率和检测效率，降低了漏检率，同时解决了探头在圆筒表面耦合不良易产生漏检的问题，在实践中收到了较好的效果。
高速列车铝合金车体的焊缝检验刘志平，刘春宁，王立夫（中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司焊接中心，河北唐山０６３０３５）摘要：通过分析高速列车铝合金车体焊接过程中容易产生的缺陷，介绍了不同的焊接检验方法在ＣＲＨ３高速列车铝合金车体上的应用，指出了焊接检验对高速列车铝合金车体焊接质量提高、焊接工艺改进的重要性。
关键词：铝合金车体；焊缝；无损检测中图分类号：ＴＧ４５７．１４文献标识码：Ｂ文章编号：１００２－０２５Ｘ（２００８）０１－００４９－０４目前，在我国研制的时速２００ｋｍ／ｈ及３００ｋｍ／ｈ的高速列车，其车体普遍采用铝合金焊接结构，焊接质量的好坏至关重要。
诚然，迅速发展的现代焊接技术，在很大程度上已能保证产品质量，但由于焊接接头组织性能的不均匀性，焊接过程中难免会有缺陷产生。
为获得质量可靠的焊接结构，采用先进合理的焊接检验技术势在必行。
焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势
焊接技术在动车组铝合金车体焊接的应用及发展趋势摘要：铝合金是较为普遍的金属材料，与其它金属相比其具有多种特有的的物理特性和可加工性，最为突出的特点是铝合金虽然质量轻但强度却非常高，具有良好的可焊接性及可造性，这些特点十分符合动车组车辆的制造对金属材料特性的需求。
就近几年轨道动车发展的势头看，未来动车的发展趋势会越来越猛，同样对于材料的综合性能要求也会提高，所以研究铝合金车体焊接技术对于我国交通业的发展具有重要意义。
本文将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浅谈，希望对有效提升铝合金焊接质量能够有帮助。
关键词：焊接技术；动车组铝合金车体；铝合金；应用；发展一、前言近年来，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。
二、动车组铝合金车体焊接技术的应用（1）TIG 焊技术。
TIG 焊技术是动车组铝合金车体焊接技术中最基础焊接技术之一，其主要是通过使用钨电极，将非熔化极电极和焊件间的燃烧电弧作为热源，同时惰性气体会覆盖在电极和熔化金属周围，这样的焊接质量会有更坚实的效果。
该种焊接技术既可以即可以通过人力完成也可以通过机器完成，但就目前行业情况来看，动车组铝合金车体焊接领域所使用的焊接方式主要还是以人工焊接为主。
手工TIG焊接铝合金车体时，用纯氩气覆盖起来，由于钨极受高温极易熔化，会导致焊缝间会有钨的残留，钨极产生的热量和焊接的铝合金板厚度有关，越厚钨极产生的的热量就越多，钨极熔化的程度就越大，因此该种焊接技术在大多数情况下只是作为一种辅助焊接技术。
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。