铝合金地板在城铁车辆中的焊接探讨

臧铁军 杨丰 聂洪刚 吴占雨

摘 要：城市交通轨道工程深入推进，对铝合金地板的焊接质量更加重视，底架地板作为车体重要组成，焊接质量直接影响列车运行安全可靠度。要求焊接技术人员，明确掌握焊接设备检验等焊前准备工作，高质量落实底架地板焊接工序等焊接工艺，且对地板组焊模式的利弊有所了解，以此满足设计与节能降本要求，为城市轨道交通行业现代化发展助力。

关键词：铝合金地板;城轨车辆;焊接

城轨车辆铝合金地板焊接是复杂且繁琐的过程，焊接速度与方法选择多样，但在实践中，不仅要控制气孔形成，还需明确掌握尺寸控制与工装使用等焊接工艺，确保焊缝合格，以切实减少焊接变形影响。随着焊接技术水平的提升，搅拌摩擦焊等方法，在铝合金地板焊接的应用越发成熟，抗拉强度、生产成本与劳动量等方面得以优化，但还需加强行业制度的规范建立，以带动铝合金车体焊接工艺的发展。

一、城轨车辆铝合金地板焊接特征

首先是焊接速度与方法的选择多样性。铝合金焊接方法多元化，尤其是对厚夹板的焊接，为确保焊缝质量与均匀融合，有效溢出焊缝内气体，要求环节速度缓慢，配合焊接的电流相对较大。薄夹板的焊接，要求焊接速度快，配合焊接的电流相对较小。其次是预防气孔出现。铝合金表面氧化膜吸水性强，环境温度与空气湿度大的情况下，吸水性强的铝合金表面氧化膜，在吸水后与电弧作用下会分解氢气，熔池内氢气排除不净就会出现气孔，直接影响焊接质量。

二、焊前准备工作

1.清理检验型材

通过检验了解地板型材质量，评估外观合格度，尤其是对表面划痕超过0.5mm长度的型材，判断可用价值。型材生产运输中加强防护，避免出现磕碰等情况，并在使用前进行评估。工件表面氧化膜与油污及时清理，油污用丙酮等溶剂清除，再打磨铝合金表面。氧化膜用机械或化学方法处理，氢氧化钠等熔液的使用，注意化学反应时间，减少对工件质量影响。氧化膜清理后清洗干净，防止出现局部点蚀。氧化膜清理的机械方法包括电动与风动等小型铣刀，或是使用不锈钢钢丝刷打磨，注意打磨力度。清理后及时焊接，防止表面再次氧化。清理后工件放置时间>24h，应焊前再次进行表面氧化膜清理。

2.设备与焊材检验

对焊接设备与工装工具运行状态进行检验，了解焊枪喷嘴的堵丝现象，检查管路排气通畅度与气体流量正确性等情况。对附有合格证的焊材，存在再清洁干燥环境内，减少与有害介质的接触，使用前进行焊丝包装与油污等情况的检查[1]。

3.焊接环境控制

要求焊接环境内的空气湿度不得低于70%，温度不能低于10℃，热量散失随着温度降低而加剧，蒸汽挥发随着温度升高而加剧，水蒸气进入弧柱焊缝内形成气孔，焊接质量直接降低。

三、焊接工艺

1.底架地板焊接

焊接方法包括TIG与MIG两种，后者比较常用，要求焊接技术人员明确掌握底架地板组焊顺序与接接头坡口形式等焊接参数。在焊接中，首先将处于平胎位状态的地板工装进行组对，在底架地板工装上，反装放置与定位装配打磨后的型材，要求地板焊缝距离不得超过1mm。

2.定位段焊

通过半自动焊机定位段焊，焊枪角度调整后，沿两边向中间的顺序进行地板焊缝段焊;将地板调整为胎位下挠的正装状态，再进行反面焊缝段焊，凹槽用铣刀清理[2]。

3.正反装自动焊

调整焊枪角度后展开地板正装满焊，用不锈钢丝刷清除焊缝黑灰;冷却后撤加紧装置。反装地板处于上挠状态，铣刀与不锈钢丝刷清理外侧焊缝，对地板外侧焊缝满焊，清理黑灰并冷却后撤加紧装置。

4.检测

通过渗透探伤了解并修正焊接缺陷;检查地板挠度与尺寸的达标度，对不符合标准的地方施以火焰调修，以提高焊接质量。

四、阻焊模式优势

组对焊接使用4条焊缝与5块铝合金型材的模式，能够控制变形，满足0-5mm上挠度车体底架的设计标准。该种地板阻焊模式，使用了5块型材、3块型材组焊。型材截面尺寸减小，制造成本与难度随之降低，但是焊缝数量增加，尤其是大规模化生产，虽然制造技术运用自如，不能避免人工劳动量与成本的增加，与节能高效生产政策不符。实践证明，采用该种阻焊模式成效最佳，均可满足设计与节能、控制成本等要求。焊缝数量的控制，对焊接热输入与工件变形等问题有积极限制作用，生产成效随之加强。但焊缝数量过度减少，制造难度与结构成型等方面问题不能规避;对此，综合考虑各种因素，择优车体底架地板阻焊模式方案意义重大。

总结

确保铝合金焊接质量，还需从质量影响因素入手分析，铝合金地板焊接中受空气湿度、环境温度等因素影响较大;对此，要求焊接时的环境满足工艺要求。但对结构复杂的焊接，还需从工装紧固与阻焊模式等方面综合考虑，择优焊接工艺与车体制造等设计方案，以减少结构变形影响。

参考文献

[1]何广忠，魏诗萌，闫占奇，等.地铁铝合金地板搅拌摩擦焊焊序优化[J].电焊机，2018，v.48;No.375（08）：107-111.

[2]韩德成，汪认，陈东方，等.预置装夹方法对高速列車地板焊接变形及残余应力影响的数值模拟[J].机械，2017，44（11）：73-76.