搅拌摩擦焊 铝合金车体高效焊接的亮点——访辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司轨道车体制造厂 总工程师 杨兴亮

■ 《金属加工》记者 王鼎元，张维官

数据显示，“十三五”期间中国交通运输投资规模将达15万亿元人民币。到2020年，高铁将覆盖中国80%以上的百万人口城市。同时，随着“一带一路”倡议的落地，相关国家交通基建项目已经开始实施。业内人士指出，作为交通运输轻量化的首选，铝材料将对交通运输行业加强节能环保、降低运输成本及提高运输效率发挥关键作用。

在此背景下，中国铝加工行业正迎来前所未有的发展机遇。近日，为了了解搅拌摩擦焊技术在轨道交通铝合金焊接中的应用情况，本刊记者走进位于辽宁辽阳市的工业铝型材生产和制造龙头企业——辽宁忠旺集团有限公司（以下简称忠旺集团），向公司铝合金车体制造厂相关负责人杨兴亮进行深入的了解。

师夷长技，设备配套显专业

铝合金弧焊技术应用于轨道行业，是德国在20世纪80年代左右开始使用，经过了40多年不断研究推广，现已在行业内普及。而中国大概是上世纪九十年代开始投入使用该技术应用于铝合金车体，经过20多年的研究发展，中国的弧焊技术得以不断精进。而 目 前 ， 在 轨 道 交 通 行 业中，地铁、高铁车体基本上90%以上都是采用弧焊进行焊接的，而搅拌摩擦焊技术的出现，逐渐代替弧焊技术，近几年中国轨道交通行业搅拌摩擦焊的应用呈现逐年上升的趋势。总体来说搅拌摩擦焊整体上在铝合金车体中的使用较多，比如侧墙、车顶、地板、裙板等。杨总告诉记者：“搅拌摩擦焊在轨道行业上焊缝逐步趋于成熟和完善，但在带有弧度较大的直焊缝，在型材、工装与搅拌焊工艺上还需要不断探索研究，相信未来几年，搅拌摩擦焊技术会在轨道车体上得到大范围的应用，甚至于完全取代弧焊技术。”

辽宁忠旺铝合金精深加工有限公司轨道车体制造厂总工程师杨兴亮（右）和焊接工程师高雨（左）

在忠旺集团的车间，记者发现所使用的焊接设备是瑞典ESAB公司研制的SuperStirTM龙门式搅拌摩擦焊设备。记者发现，整个设备自动化程度很高，可以很大地节省工人的劳动强度和企业人力成本。近距离观察已经焊好的焊缝，可以看到整个焊缝平整光滑，成形完美。杨总告诉记者，焊缝周围的毛刺在后续稍加处理即可，这充分地显示了搅拌摩擦焊在铝合金焊接应用中的优势：焊接变形小，即使是焊接长焊缝，其变形程度也比熔焊小得多，同时它还具有无裂纹、气孔、夹渣等优点，这对于铝合金车体的焊接，都是不可或缺的。

名副其实，绿色焊接铸未来

近年来，在国家环保相关政策的推动之下，“节能减排”、“低碳环保”及“绿色工厂”等概念不断被企业所推崇，各种高效节能设备在行业中的利用率也是越来越高。在轨道交通行业，传统的弧焊工艺对工况环境要求恒温恒湿，否则极易出现气孔、夹渣、未熔合等缺陷，同时整个焊接过程会产生大量的烟尘，这不仅对环境造成污染，更是对企业员工身心健康的威胁，企业需要投入大量的资金建设相关除尘排烟设备才可能解决一定的问题。而搅拌摩擦焊对焊接环境要求低，能够实现无烟无尘的绿色焊接。记者在参观忠旺集团车间时发现相关的除尘排烟设备都没有开动，但车间环境依然很好，这也充分证实了搅拌摩擦焊可以作为一种绿色焊接，在企业中投入使用。

而在焊接过程中，搅拌摩擦焊焊缝变形小，质量高，数据显示，铝合金搅拌摩擦焊焊缝力学性能至少能够达到母材的80%以上，比弧焊工艺的高出15%以上。虽然弧焊的效率高于搅拌摩擦焊，但是由于搅拌摩擦焊后期处理简单，所以整体上搅拌摩擦焊的效率是高于弧焊的。忠旺集团所用的这台SuperStirTM龙门式搅拌摩擦焊设备，通过近几年的实际使用测试，不仅焊接质量稳定，而且在长期处于1m/min的生产效率下，焊接质量合格率仍能始终保持在100%，与同类型的弧焊工艺相比，极大地解决了弧焊容易产生缺陷的问题。另外，该设备配备高精度激光跟踪精度系统，可以实现在大型长焊缝上的高精度追踪。这也就意味着，在未来大型铝合金零部件的焊接环节上，搅拌摩擦焊设备将扮演更重要的角色。

同时，杨总还向我们透露，该设备其实还能够实现双工序同时进行的功能，即前端搅拌头执行正常的焊接工序，而后面可以同时进行铣削焊道毛刺的工作，进一步提高效率，减少能耗，只是碍于目前的产品结构，该功能未投入正式使用。

此次采访短暂而丰富，记者们不仅了解了忠旺集团的整个发展历程，参观了生产车间，感叹于忠旺集团的雄厚实力，而且也看到了新技术对于产品生产所产生的革命式改变，我们相信搅拌摩擦焊未来不仅在铝合金加工行业，在其他行业也同样能够发挥专长，为产品生产提供更为广阔的技术平台。