中车唐山机车车辆有限公司河北省唐山市064000
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。
（2）MIG焊技术。MIG焊接技术的主要特点是电弧功率比较大，这样所产生的热量相对比较集中，所以在实际的车体焊接中操作计较快，而且它比较灵活，在焊接过程中可以根据铝合金板的厚度和焊接位置的不同进行调整，MIG焊可以实现多种形式的熔滴过渡，例如常见的短路过渡及亚射流过渡都可以通过MIG焊完成。就目前实际情况来看，动车组铝合金车体焊接常用的MIG焊技术主要有手工焊接、机械手焊接和专机焊接，它们都有各自的优缺点，并且分别用于不同环境和不同部位的焊接情况，所以在实际的生产过程中两者不存在冲突，焊接技术人员在操作时会根据实际情况选取最合理的方式。手MIG焊技术在动车组铝合金车体中主要是用在一些角缝焊缝或自动焊不能完成的对接焊缝，随着轨道制造业的发展，动车组铝合金车体一些手工MIG焊的构件正逐步向MIG自动焊方向发展，MIG焊在应用上操作灵活，焊接人员在操作过程中便于观察焊缝的具体情况，缺点焊接过程中焊枪的位置不容易固定，自动化程度没有很强。
（3）电阻点焊技术。电阻点焊技术主要是利用电阻热原理，借助电阻产生的热量对铝合金表面进行加热，从而达到焊接的目的，由于铝合金的导热性能比较强，所以在表面容易有高熔点化合物的覆盖，导致该种焊接方式容易产生不熔合现象，其主要被应用在普通材质的车体制造过程中，如碳钢车体、不锈钢车体制造中，在铝合金材料中应用较少，中国南车四方机车车辆股份有限公司首次在200EMU铝合金车体制造中进行了铝合金车体端墙电点焊试验研究，研究结果指出：端墙点焊工艺在焊接接头力学性能上能够满足标准要求，通过对应的结构分析和焊接程序编制，可以完成200EMU铝合金车体端墙焊接工艺的开发。
三、动车组铝合金车体焊接技术的发展趋势
（1）激光焊与FSW焊技术在动车组铝合金车体中的应用。激光焊接技术是近些年来流行起来的，该种技术主要被用在高端领域的制造中，该种焊接技术主要就是利用激光的高集中性能，然后促使焊接件局部产生高温，融化焊丝和母材实现重新凝固的冶金过程。该种焊接技术有很多优点：焊接效率高、不易变形、能量较集中，同样该种技术也有不足，例如激光焊焊前对装配精度度要求比较高，焊后焊缝比较容易产生气孔、咬边与裂纹等现象。FsW焊也是新兴的焊接技术，在未来行业应用的过程中还需要不断地去完善，所有相关领域的技术人员都在努力提升技术水平和优化实际应用，这些新型的焊接技术在动车组铝合金车体焊接中的应用会越来越普遍。近年来我国对铝合金动车组的制造生产越发重视，表现出了我国大力发展轨道车辆行业的决心，这些都为我国动车组铝合金焊接制造技术的提升提供了良好的发展基础，激光焊和FSW焊将为我国动车交通的发展积打下坚实基础。
（2）搅拌摩擦焊技术。搅拌摩擦焊就是业内常说的FSW焊接技术，该种焊接技术属于一种机械化的连续的固相连接方法，其基本原理是：在操作过程中，一个柱形带特殊轴肩和针凸的搅拌头旋转着插入被焊工件，搅拌头和被焊材料之间通过不断摩擦产生大量的热能，材料受热软化容易塑造，当搅拌头沿着界面向前摩擦时，热塑化的材料由搅拌头的前部向后部移动，并且在搅拌工具的锻造作用下实现工件间的固相连接。该种焊接技术的主要优点就是焊接速度非常快，应用范围也十分广泛，变形量也很小，焊缝几乎零缺陷，焊接效果十分美观，与其它焊接工艺相比，该种工艺不产生二次污染、操作灵活、操作快、应用范围广、焊缝缺陷少、外形美观，而且成本低、维修费用少、能源消耗小，缺点就是对于设备的精确度要求比较高。
虽然FsW焊技术有着其独特的优势，但在我国动车组铝合金制造过程中的使用还没有普遍开展起来，甚至在某些车体制造领域中根本就未被采用。南车株洲电力机车有限公司最早开始对我国轨道车辆进行FsW焊接技术研究，2008年该公司开始进行FSW技术在铝合金车体焊接中的试制研究工作，2010年之后开始进行城轨车铝合金车体搅拌摩擦焊技术焊接车体大部件——侧墙、地板、平顶板的焊接生产并取得良好的效果。然而，对于高速动车组铝合金车体焊接，我国尚未有一家公司利用FSW技术进行高速动车组铝合金车体的生产制造。但长春轨道客车有限责任公司与青岛四方股份有限责任公司目前正在对高速动车组铝合金车体的FSW焊技术制造进行了研究，并取得了一定的进展。因此，随着我国装备制造业的快速进步，FSW焊技术必将在我国动车组铝合金车体制造中拥有光明前景，这是大势所趋，当然这不是件容易的事，要求技术人员不断地对焊接技术进行更新创造。
四、结束语
与国外的先进焊接技术相比，我国的的轨道车辆在焊接技术上还有好多地方需要改进和提高要走的路还很长。目前，我国动车组铝合金车体的焊接主要以MIG焊和TIG焊为主。但是，随着我国轨道装备制造业的需求逐步增加，传统的焊接技术必将不再是主流，这就需要多项科学技术与焊接技术的相互融合，尤其是激光焊技术和FSW焊技术将会在未来的动车组铝合金车体焊接过程中占据主体地位，这是发展的必然趋势，所以研究这些新型的焊接技术十分迫在眉睫，希望政府和技术人员都可以尽职尽责。
参考文献
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