轨道车辆焊接技术及其发展

周雷 靳庆稳 石培鑫

【摘 要】随着现代交通行业的不断发展，轨道交通也得以较好发展，并且在交通运输中发挥着越来越重要的作用，为人们出行提供很大的便利。在轨道车辆的实际运行过程中，为能够使其安全性及有效性得到较好保证，需要对轨道车辆技术进行应用，因而实现轨道车辆焊接技术的更好发展也就有着十分重要的作用及意义。本文研究中主要就是针对轨道车辆焊接技术及其发展简单分析，以实现轨道车辆焊接技术的更理想应用。

【关键词】轨道车辆;焊接技术;发展

引言

焊接工艺作为轨道车辆生产制造的核心技术，是衡量车辆装备制造能力的重要标志之一。焊接技术水平的提升直接关系到车辆品质、制造成本及生产周期。近几年来，随着高速铁路的迅速发展和城铁车辆市场的扩大，原有的焊接制造工艺已不能满足生产提能、提质的要求，进而使车辆的制造工艺面临新的挑战。本文分析了轨道车辆焊接制造工艺现状，重点探讨了焊接新工艺在车辆制造中的应用前景及发展趋势，为提升车辆制造技术水平提出方向性指导。

1轨道车辆焊接技术

1.1搅拌摩擦焊接技术

在轨道车辆的实际生产及运行中，搅拌摩擦焊接技术属于目前应用较广泛的新型技术，通过这一技术的应用能够可直接焊接单壁型材料，在实际焊接过程中搅拌头压力可能会造成变形情况出现，因而在焊缝之下需要加装铜垫板，从而可使接头质量能够得以有效改善，并且可使生产效率得以有效提升。然而，在对双壁型材料进行焊接过程中，不能通过加装铜垫板方式避免出现变形，此时可利用搭接接头将原来的对接接头替换，使加装垫板的工序得以减少，并且也能够在一定程度上增加接头刚性。在实际焊接过程中，对于搅拌摩擦焊接的应用，搅拌头能够实现高速旋转，由于机械摩擦作用，摩擦作用能够与材料转移过度量之间能够实现动态平衡，而这一过程中焊接温度未达到材料熔点，因而焊接材料也就不会有融化情况发生，这属于固相连接。在技术实现方面，对于搅拌针深入量以及轴肩压入量而言，其均具有一定工艺要求，在工艺要求能够得到满足的基础上，焊接材料在经过粉碎及挤压操作之后，由于摩擦所产生的热量作用，可使热塑性形变得以产生，在塑性变形能结合摩擦热作用下，可促使材料产生流动，向焊点周围进行扩散，促使连接得以实现。由于搅拌摩擦焊技术所具备的独特特点，母材在实际应用中不会有较大的问题产生，在铝合金材料的焊接中这一技术也就有着十分广泛的应用，并且在实际应用中发挥着比较明显的优势。

1.2TIP-TIG（TT）

TIP-TIG是在传统的TIG焊的基础上，采用独特的高频自动运动送丝机构，使焊丝在焊接熔池内高频线性抽动，同时在焊枪处使用热丝装置，对送入熔池中的焊丝先行加热，加快了熔敷速率，在高速振动的焊丝将动能传递给焊接熔池时，对熔池内的液态金属起到了有效的搅动作用，从而改善了熔池冶金效果，有利于熔池内气体的排除，提高了焊缝质量。在对铝合金车体进行MIG焊接时，当空气相对湿度较大、焊工操作水平较低时，焊后极易出现气孔、焊缝成形不良、飞溅大等问题;当部分焊接质量要求较高的焊缝使用TIG焊接时，焊接效率的降低又制约了生产进度。采用TT焊替代手工MIG焊和TIG焊，可有效地减少铝合金焊缝缺陷，以实现MIG焊的效率、TIG焊的质量。目前该技术主要应用于航天、核电等对焊接质量要求较高的行业，尚未在轨道车辆的制造业中应用，随着行业发展的需求和技术的进步，TT焊在轨道车辆制造上的应用将显示出巨大的潜力。

1.3激光电弧复合焊接技术

激光电弧复合焊接技术所指就是MIG电弧及TIG电弧和激光焊接技术两者的复合。对于传统TIG焊接技术而言，在实际焊接过程中由于较大电流的情况下会产生钨极融化情况，这种方法的应用通常都是对厚度不高于3mm的薄板进行焊接，另外，目前的动车组中超过一半的部件均选择MIG焊接方式，但是其过程相对比较复杂，并且要求比较严格。对于激光电弧复合焊接而言，其主要就是将激光焊接技术与电弧焊接技术的优势进行结合，从而对工程中存在的一些问题进行较好处理。比如，在激光焊接技术的应用中，能量使用率比较低，这种情况产生的原因主要就是在焊接过程中会有等离子体云产生，激光在未达到焊接材料时便会在一定程度上被散射或者被吸收，其吸收作用和正负离子体密度的乘积表现为正相关的关系，而在激光束附近若有电弧存在，则电弧能够将正负离子吸引或者降低抵消，从而使等离子体云密度得以减小，也就能够有效提升激光效率。此外，激光所具备的另一个特点就是，在物体表面温度不断提高的情况下，其对于激光能量的吸收效率也能够实现有效提升。因此，在实际焊接过程中可先利用电弧加热焊接材料，在此基础上再进行激光焊接，可使激光焊接中提升其吸收效率。同时，由于激光引导及聚焦作用影响，电弧稳定性也就能够增强，可使电弧焊接效率实现有效提升，从而可进一步增加焊接熔深，这种情况在导热系数及激光反射率均比较高材料中具有更明显的体现。

2轨道交通焊接工艺的发展趋势

随着社会经济的不断发展，对于轨道交通的各方面要求会越来越高，因此对于轨道交通中的焊接工艺要求也会相应提高。针对传统轨道焊接工艺中存在的问题，激光焊是一种新型的焊接工艺，是通过高功率的聚焦激光束作为热源，通过偏光镜反射激光产生光束，进而通过聚焦装置将光束聚集起来产生高能量的光束，最后通过工件溶化产生的物理变化而完成焊接。激光焊接工艺的焊缝是连续线，能够有效保证车体结构的密封性，能够应用于现代高速列车的车体焊接生产。等离子弧焊同样是未来的一种新型焊接工艺，这种焊接工艺主要采用离子弧作为热源。等离子弧焊工作中，其它被电弧加热而出现分解，在高速通过水冷嘴是产生压缩，增加能量的密度与离解度，进而增加等離子弧。等离子弧焊的能够一次性获得良好的稳定焊缝，其微束等离子弧对于焊接厚度在1mm以下的不锈钢薄板，能够有效的降低薄板焊接变形。

结语

现代焊接技术以高效、节能、优质及工艺过程数字化、自动化、智能化控制为特征。因此，无论是随着新的焊接材料和结构的不断出现，开发新的焊接工艺方法，还是改进常用的焊接工艺方法，提高焊接过程机械化、自动化水平，提高焊接质量和生产率，焊接技术的不断发展对轨道车辆制造水平的提升起着重要作用。

参考文献：

[1]王炎金.铝合金车体焊接工艺[M].北京：机械工业出版社，2010：14-20.

[2]康丽齐.不锈钢轨道车辆焊接技术应用[J].电焊机，2017，47（10）：86-88.

（作者单位：中车四方车辆有限公司）