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轨道车辆焊接技术及其发展

发表时间：2021/4/13 来源：《基层建设》2020年第32期作者：刘德皓

[导读] 摘要：在当前社会中，交通事业越来越受到各界人士的关注。交通工具的改革也越来越快，作为一种新的交通工具，轨道车辆给人们的生活带来了很大的便利。

        中车沈阳机车车辆有限公司辽宁沈阳   110000
        摘要：在当前社会中，交通事业越来越受到各界人士的关注。交通工具的改革也越来越快，作为一种新的交通工具，轨道车辆给人们的生活带来了很大的便利。轨道车辆对材料有着很高的要求，而其中的焊接技术也要有相应的科学技术，要能保证二者能够相互贴合。制作轨道车辆的材料多种多样，而焊接工艺也要及时改变，对车体的不同部位要采用不同的焊接技术。
        关键词：轨道车辆；焊接技术；发展
        1焊接技术和材料在轨道车辆中的应用现状
        在轨道交通整体的系统中，能否顺利开通运营，最主要的还是要看轨道车辆。如果其他方面的质量问题都没有问题，唯独轨道车辆的质量没有通过的话，就会造成非常严重后果，会造成土地以及大量财产的损失，对社会发展产生不利的影响。因此，对轨道车辆车体材料的把控要非常严谨，相关部门要高度重视起来，避免出现质量问题。轨道车辆的制作材料一般都是用焊接技术来组合在一起，而其中的材料决定着焊接技术的工艺性。
        通常来说，轨道车辆所使用的材料都是经过严格检测的。由于轨道车辆车体强度、刚度以及耐久性等问题，会直接对轨道车辆的安全性、使用年限有着直接联系，因此对车体材料的选择有着重要意义。一般来讲，车辆大体由不锈钢、铝合金、碳钢等材料组成。碳钢价格低。碳钢的价格虽然低，但是却会让轨道车辆的重量增加，耐腐蚀性差。相对的，铝合金重量轻，对焊接工艺有着较高要求，价格比较昂贵，不能广泛用于轨道车辆，可以用于个别轨道车辆。不锈钢是人们最常见的材料，它强度高，耐腐蚀性好，并且适用于塑性加工，是轨道车辆车体材料的不二之选。
        2轨道车辆焊接技术
        2.1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。
        2.2TIP-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。

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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。
        2.3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。
        3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。
        结束语
        在目前轨道车辆的生产及实际运行过程中，为能够实现其更理想的应用，需要对车辆进行合理焊接，而焊接技术的应用使实现有效焊接的技术，因而掌握轨道车辆的焊接技术十分必要。在目前轨道车辆焊接过程中，相关技术人员需要清楚认识轨道车辆焊接工艺现状，并且充分掌握轨道车辆焊接技术发展中出现的各种新型技术，以实现其更好的应用，保证轨道车辆焊接能够取得更加理想的效果，实现车辆焊接的更好发展。
        参考文献
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        [4]姚鑫.浅析轨道车辆铝合金焊接的缺陷分析和预防[J].中国战略新兴产业,2017(16):13