焊缝焊接论文,焊接变形控制铝合金车体的焊缝质量控制有关论文范文...
侯继峰
摘 要：现今我国的动车组铝合金车体大多采用的是传统的熔化焊接方式制造的，动车组铝合金车体焊接存在焊接变形的类型较多，其中最主要的制约因素就是铝合金材料的属性以及传统熔化焊接技术等。动车组铝合金车体焊接存在焊接变形的难点则是变形的控制难度大。本文主要从焊接的方法、型材组焊接顺序以及焊接后的调修等几个方面探讨焊接变形以及变形控制，也对该领域的发展做了一定的展望。
关键词：动车组铝合金车体；焊接变形；变形控制
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.031
随着社会主义市场经济的不断发展，我国的城市化进程在不断地加快。由于人们过快的生活节奏，城市和城市之间以及城市内部的交通备受关注。铝合金车体结构呈现出统领交通界的趋势，越来越被广泛的应用在轨道客运车辆的制造当中。当前，动车组铝合金车体大部分采用的都是大型中空薄壁型材组合焊接而成，因为车体自身的结构特点以及铝合金材料的属性使得焊接过程当中存在较大的难题。焊接失效会致使车体的报废，这将会对于人们的生命财产构成威胁，所以，焊缝的质量控制和焊接变形控制是当前最为迫切的问题，势在必行。
1 导致铝合金车体焊接变形的原因
铝合金焊接变形频繁以及难以控制的原因主要有以下几个原因：首先，铝合金的熔点要低于钢铁的熔点，大约在540—640℃之间。但是铝的溶解热和比热远远高于绝大多数的金属，并且是钢铁导热系数的5倍。所以焊接铝合金需要快速的提供大量的热才能实现。并且膨胀系数也是钢铁的3倍，铝合金焊接在温度上和时间上的要求更高，这是导致铝合金焊接变形频繁、控制难度大的主要原因。
其次是焊接的累计次数多、类型多以及程度大等特点造成技术人员难以操作。因为制造成本与型材成形技术的关系，铝合金车体在多数情况下需要多块型材插接组焊成大的部件模块，这是因为一般情况下轨道车辆使用铝合金的宽度为450mm左右。并且最终是由多个模块组合焊接而成。
最后是二次焊接变形要远远大于一次焊接变形，两次的焊接变形程度存在的差异较大。造成该差异的原因是因为二次焊接所带来的刚性压紧应力和收缩应力的叠加远远比一次焊接所造成的焊接余应力大。
2 焊接变形控制的具体措施
焊前的变形控制：首先是改善接头设计，由部分业界内的研究人员研究表明，在合理地焊接顺序之下，可以简化焊接的工艺流程，避免不必要的焊接，从而可以提升焊接制造的效率，前提是使用插对接接头刚度较好的型材插对接。其次在焊接前利用工装固定装置以及顶针等辅助工装对工件进行反变形以及预设挠度，从而保证焊后产品质量。
焊中的变形控制：影响焊接结构变形的关键因素就是合适的焊接参数以及合理的焊接顺序。具体的焊接顺序应当遵循以下原则：所有的焊缝都能被制定的焊接顺序焊接；焊接的方向由中间向两边，由内部向外部焊接，并且最大限度的让焊缝无拘无束收缩；一般情况下，现先焊接对接焊缝；较长的焊缝则要两名工人同时进行对角焊接，为了使得各处的焊缝所引起的变形相互抵消；对于焊缝当中的多道多层的焊缝使用分段跳跃的焊接方式，也可以采用分段退焊的方法，以便于热量输入的分散性；保证焊接质量，提升焊接的操作速度，焊接的位置、保护气体、母材以及焊接接头的形式的选择是焊接参数定制当中需要考虑的。
焊接后的变形控制：倘若焊接前和焊接后还未达到构建外形尺寸所需要的要求，最后可以通过用局部的先加热后冷却的方法产生的收缩变形来纠正变形的工艺，通过热调的方法对于工件的变形进行矫正。使用压力机或者是锤击向变形的相反的方向敲击，这是冷调的方式。一般情况下，对于焊接的矫正工作不仅耗费人力，更是耗费财力和物力。容易产生较大的噪音污染，对于工作的环境影响大，技术性的操作人员也是容易产生职业病。因为操作人员的手臂频繁的受到震动冲击，容易对肢体产生危害。除此之外，热调如果操作不当，也容易发生烧伤或者是回火爆炸等事故。所以，焊接的过程中尽量在焊接前或者是焊接中把所有的焊接变形控制好。需要注意的是在进行变形的纠正操作时，纠正的时间要尽可能的缩短，还有板梁的结构刚性较弱的时候，大多焊接变形的方式采用冷调。
对于铝合金车体的较大的部件焊接变形控制的技巧。铝合金车体的大型部件一般包含司机室、侧墙、端墙、底架以及车顶等。这类的大型部件一般主要采用的焊接是双层长大中空型材焊接的结构。其具体的操作是使用工装把工件扭曲的变形部分进行固定，但是收缩的方向不用控制；长大型材的焊接尽可能的利用自动焊来进行焊接，并在第一面的焊缝中心添加反变形支撑点，使得在焊接第二面的时候便于操作，这样可以尽量的减少焊接变形。残余压应力也是要辩证看待的，过多过少都不利于操作。总而言之，当前避免潜在的焊接安全隐患的大趋势即就是通过计算机模拟焊接结构以及焊接方法，寻找缺陷区域或者是易发生变形区域，最后优化焊接的工艺设计并投入到实践当中。
3 结束语
动车组铝合金车体焊接制造当中的重要构成部分焊接变形控制系，当前对于焊接变形控制方法的理论报道较为缺乏，但是对于当前国内的焊接变形技术方面的理论指导较少。根据目前企业生产以及铝合金车体组焊的工艺可以提出以下几点理论展望：減少焊接变形：使用低热量输入的焊接方式；修整工艺控制变形、确保焊缝的质量：使用合理的方式定向释放应力；控制焊接变形：通过试验验证以及计算机模拟来达到优化焊接的工艺的目的。
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