铝合金车体焊接变形控制方法分析

铝合金车体焊接变形控制方法分析

刘威,徐宗坤

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：伴随我国社会经济的蓬勃发展，人们的生活节奏更快，所以对于公共交通的出行速度也有着更高的要求，所以轨道交通也进入了高速发展时期。而铝合金车体结构在当前轨道交通车辆中较为常用的一种车体结构，尤其是近些年应用的范围越来越广，基本上已经成为先进的轨道客运车辆制造过程中的不二选择。但是基于铝合金自身的属性和车体结构特点的影响，导致流行车体焊接工作中仍旧存在诸多的问题没有得到有效的解决，其中焊接变形问题最为突出，这是关乎交通安全的重大问题。本文基于此，需要从铝合金车体焊接变形问题和控制方法两个方面对其进行分析。

关键词：铝合金；车体焊接；焊接变形

引言：基于铝合金自身具备的轻量化和良好的密闭性特点，现阶段铝合金基本已经成为我国轨道交通中最为重要的车体制造材料。但是铝合金同时又具备的热性强和膨胀系数较大的特点，所以在焊接的过程中，很容易在焊接后发生结构变形，而且焊接变形的量也较大，严重的雨影响了铝合金车体制造的质量，同时现阶段也成为制约我国铝合金车体产量上升的重要原因。所以需要对焊接变形问题进行有效的控制。

1.铝合金车体焊接变形问题

由于铝合金的熔点比大部分的其他同类的金属相比较而言都要高，同时铝合金的导热系数也在同类型的金属中也是较为突出的，所以在铝合金的焊接过程中，为了实现最终的目标，需要供给大量的热量。并且比较铝合金和钢铁的膨胀系数铝合金的膨胀系数也是钢铁的约二倍，而且在焊接的过程中铝合金对于时间和区上的梯度也存在较大的差异性，所以在实际应用的过程中，铝合金焊接的变形会更为剧烈和频繁，实际的情况更加难以控制。另外在车体焊接的过程中仅需要考虑技术方面的问题，同时也要考虑制造成本的相关内容，所以基于多方面的综合比较铝合金型材是现阶段轨道超量应用中选择最多的材料之一。在焊接的过程中，一般是需要多种不同的铝合金型材进行对接，厚度能通过焊接将小的铝合金车体拼成一个大部件模块，之后又需要将多个不同的大部分模块再一次进行组合焊接，并且需要进行正反面焊接，通过这样的方式来确保某块组合焊接的质量符合相关的标准。所以铝合金车体焊接在具体操作的过程中具备类型较多和操作难度较大的特点，这也是当前轨道车辆焊接过程中重要的技术要点，会影响整个车体焊接的最终质量，也是当前轨道车辆制作人员需要重点攻克的难题。而且在具体操作过程中由于轨道车辆焊接具有自身的特殊性，需要在一定的条件和刚性固定的工装下进行双层中空型材双面焊接，但是在实际焊接的过程中是两次焊接所面对的实际情况是有所差异性的，所以最终会导致两次焊接的变形程度也会存在一定的差异，而导致这一差异发生最主要的影响是原因是第二次焊接的过程中，所承受的收缩应力和刚性压缩应力会比第一次的强度大。

在具体铝合金焊接的过程中，也会因为加热的不均匀使得焊接中的焊缝及其周围区域，整体的温度呈现较高，但是当焊接工作完成以后，焊缝合剂周围区域进行冷却之后，会承受不同程度的收缩内力的影响，从而导致铝合金焊接的结构和焊缝产生变形，严重地影响了铝合金焊接工作的最终治疗。另外铝合金基于自身的特性就较高的穿越岛效率，所以在焊接的过程中变形问题将会异常突出。由于焊接部位的结构和尺寸的改变，不仅会导致轨道车辆的组装，工作开展得较为困难，无法进行有效的组装。即使勉强的组装在一起，由于构件已经产生变形，是使其部件无法承受原有设计的荷载力量，导致建结构的稳定性得不到有效的保障，这也是会直接地影响产品的质量。如果要想对铝合金焊接过程中产生变形的区域进行矫正，仅需要耗费大量的人力物力，而且矫正最终结果也无法得到有效的保证，很大程度上焊接的，最终质量也达不到相应的标准。

2.铝合金车体焊接变形控制方法

由于车体焊接的质量会影响到轨道交通的安全性，所以在当前铝合金车体焊接的过程中，需要给予铝合金车体焊接变形问题足够的重视，以有效地克服现阶段所存在的技术难关，对铝合金彻底焊接变形的情况进行有效的控制。需要在铝合金制造和焊接结构的过程中，对焊接时引力发生的机理和焊接后部件变形的实际规律做到有效的了解，从而可以根据实际的情况来对铝合金焊件变形进行控制或者是减少其危害性。

2.1采用低热量输入的焊接方法

在车体焊接过程中导致其部件产生变形最为直接的诱因就是因为焊接的过程中焊缝和周围稳步较高，同时受到焊接应力和残余应力的影响导致局部热量的输入而造成的。可以在当前铝合金车体焊接工作的开展中，要想对其焊接变形的问题进行有效的控制，需要从源头导致需要采取低热量输入的焊接方式来实现设备的焊接。比如说采用搅拌摩擦焊接技术，实际应用的过程中主要是通过摩擦产生热量，从而实现软化金属，或者是机械旋转驱动回填的方式来实现铝合金车体的焊接。这项技术在具体运用的过程中，由于和铝合金焊接实施的具体操作，有着较好的包容性，可以实现不同性质铝合金材料的焊接，这也在一定程度上实现了铝合金车体结构材料有着更多的选择性。而搅拌摩擦焊接技术在具体运用的过程中由于输入的热量较低，不会导致焊接中的焊缝和周围区域产生较高的温度，从而也就不会导致焊缝冷却之后导致结构变形问题的发生。

2.2选择合理的焊接工艺和合理安排组成焊接

关于车体的整体规模较大，在具体拼接和组装的过程中需要进行多次的组合焊接，并且不同类型和大小的铝合金构件地焊接在具体操作过程中，其工艺的选择也有所不同。所以工艺的选择也会在一定程度上影响焊接的质量和结构变形问题的发生，故而在当前铝合金车体焊接的过程中要想对焊接变形问题进行有效的控制，也需要根据实际的情况来选择各位科学合理的焊接工艺，从而可以对焊接变形问题进行有效的控制。另外也需要认识到焊接顺序也会影响到焊接进行问题，所以也需要恰当的选择，焊接的顺序和合理的安排，组合焊装一是能够有效地控制焊接变形。因为车顶和地板在焊接的过程中所产生的变形问题也是各不相同的，比如说针对车体变形问题，可以采用跳行测试或者是对接焊接的方式，然后再龙门压紧装置的辅助工作下，可以有效地控制车顶焊接变形的问题。由此可以看出针对铝合金车体焊接变形问题，需要根据实际的情况来合理地安排焊接的顺序和确保组合焊接的最终质量。

3.3其他铝合金焊接变形控制方法

上述两点具有较高的普遍性和适用性，当前铝合金车体焊接工作中具有较高的参考价值，除此以外在当前铝合金车体制造的过程中也有其他针对焊接变形的控制方法。比如说预应力防平面度变形技术、框架式卡紧防变形技术、压铁简易防变形技术和部件反变形技术等，在现阶段的铝合金车体制造过程中，也具有什么重要的参考价值。比如说部件反变形技术具体应用的过程中就可以根据以往铝合金车体焊接的工作经验来预判部件，焊接以后变形的方向和大致程度，从而可以在焊接工作开展以前使这一部件向着相反的方向进行变形，通过这样的方式也可以实现对铝合金焊接变形的控制。

结束语：综上所述可知，铝合金车体焊接工作在当前轨道交通制作中具有十分重要的价值，因为铝合金车体是当前我国轨道交通车辆制作中有着最为广泛应用价值的金属材料，而焊接变形又是其中较为突出的问题。所以需要对当前焊接变形的实际情况和导致问题发生的原因进行相应的分析，从而提出具有一定参考价值的，针对铝合金车体焊接变形问题的优化对策，可以对焊接变形进行有效的控制，从而保障我国公共交通安全。

参考文献：

[1]徐晓东.铝合金车体底架框型结构的焊接变形控制[J].工业技术创新,2020,0702:12-16.

[2]卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰,卢川.焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响[J].交通运输工程学报,2019,1904:94-103.