高速动车组车体地板组焊工艺研究

崔晓亮 张云亮 田富范

摘要：以 CRH3型高速动车组为例，介绍了其铝合金车体地板结构，探讨了铝合金地板的组焊工艺。采集地板MIG 自动焊的变形数据，分析了地板横向收缩及变形量。

关键词：高速动车组;铝合金车体地板;组焊工艺

引言：由于铝合金的质量轻、耐腐蚀、可再生利用等优点，铝合金车体在高速动车组车体制造上具有碳钢、不锈钢等材料不可替代的地位。而作为承载车上部件、悬挂车下部件的地板，对其强度及平面度提出了很高的要求。现以 CRH3型动车组车体地板为例，对铝合金车体地板组焊制造工艺进行介绍。

一、地板组焊工艺分析

（一）地板自动焊工艺

为保证地板的焊缝强度及平面度要求，需要对焊缝缺陷及变形进行控制。

地板采用 MIG 自动焊，容易出现一些典型的焊缝缺陷问题。针对这些问题，进行原因分析，并制定解決措施。

由于传统的铝合金焊接工艺散热迅速，焊接收缩一般，这是铝合金焊接工艺发生变形的主要原因。通过选择合理的焊接工艺，可以有效的减少和控制焊接变形，将对变形的影响减至最小。地板先反装后正装，且在工装正装的位置进行预制反变形;单面的焊缝都从地板的中心向外延伸进行焊接;为平衡焊接收缩，中间的反变形焊缝先进行双丝焊，两侧的对称反变形焊缝均同时进行反变形焊接（此为双丝焊的最大优势之一）。

（二）地板组焊工艺

地板的组装焊接工艺流程为：地板型材清洗、打磨→型材装配→地板焊接→检测、调修。

1.地板型材清洗、打磨：用 D40对地板型材进行清洗，清洗宽度为焊缝区域及两侧各30 mm 范围;如果还存在污物，则使用风动打磨工具将污物处理干净。此工序主要是为控制焊缝气孔缺陷。

2.依次装配铝合金地板型材的装配：按照图纸依次进行装配各种地板铝合金型材;按照图纸调整点固点与焊缝的间隙及错边量后进行依次点固（点固点以反装面点固为主，正装面适当点固几点焊缝即可）;将点固点与焊缝磨平后，对点焊位置进行刨沟;用旋转锉对所有起、收弧点焊缝进行一次性的清理，使之圆滑地过渡至没有明显的起、收弧缺陷。点固的过程中，如果发现焊缝间隙不能完全满足合金地板焊接的要求（一般错边量控制在0.5～1mm），可以通过焊接机械的方式进行点固点的调整;间隙及错边量不能完全保证满足焊接机械要求的（一般错边量要求0.8mm），可以通过锤击、增加点固点、配重配合点固等多种方式进行点固点的调整。

3.地板的焊接：按照先反装后正装的组装焊接顺序依次进行地板焊接。每个盖面的5道焊缝，按照先中间后两侧的焊接顺序依次进行地板焊接。鉴于地板的双丝比单丝焊接的自动焊丝熔化过程效率高约1倍，地板的组焊方法采用了双丝焊接的mig自动焊。在地板的焊接和熔敷过程中，两根自动焊丝以一定的角度前后自动排列，前丝自动焊接的电流较大，以便于形成较大的熔深，后丝焊接电流较小，起到了填充整个盖面的作用;两根自动焊丝可以充分利用两个电弧的能量互为作用进行加热，大大提高了熔敷率，使得熔池里有充足的气体和熔融金属与地板的母材充分进行熔融融合，因此地板焊缝的成形美观。采用一前一后两个自动电弧，大大地加长了整个熔池的长度和尺寸，熔池中的气体熔融金属有充足的能量和时间从熔池中析出，气孔的倾向极低。这种采用双丝焊接地板的方法虽然焊接电流大，但由于焊接的速度很快，因此热输入量反而少，焊接材料变形也很小。与其他采用双丝焊接地板的技术方法相比，熔敷速度快、焊接过程效率高、焊接材料质量好、飞溅少。

4.检测、调修：使用样板检测地板平面度并作记录;根据所测的平面度情况，确定需要调修的焊缝和调修温度。调修结果要求中间焊缝处平面度为-5～+2 mm，次外侧焊缝处平面度为-4～+2 mm，最外侧焊缝处平面度为-2～+1 mm。

利用热胀冷缩的力学原理，使用集中性火焰进行调修（流程见图4），调修时应随时使用位置加热测温笔进行焊缝温度的测量。母材焊缝位置的加热温度应该是采用一种集中性的火焰，快速地加热母材焊缝，焊缝位置加热越快、温度越高，焊接的变形程度调修量越明显，加热焊缝温度的调修量控制以不直接损伤母材焊缝为止（一般焊缝温度控制在200℃以下）。

二、地板焊接横向收缩及变形分析

（一）地板焊接横向收缩分析

随机采集3组地板组焊前后的宽度尺寸，列于表2。可见，地板横向收缩量在2 mm 左右。据此，可以根据所需地板宽度调整焊缝间隙。

（二）焊接工艺

1.焊工：该补漏施焊工位主要有横焊和立焊，为确保焊接质量，要求由具有相应工位的持证焊工施焊。

2.在接焊前的日常清理：无缝焊接补板部位存在壁板及焊接补板上的大量金属气孔油污、铁锈等如果不及时进行清理，焊接补板过程进行时会容易直接产生存在金属上的气孔、夹渣等金属杂质从而造成无缝焊接补板部位的金属缺陷，所以，焊接前我们应及时进行打磨它并清除存在壁板及焊接补板上在焊缝焊接部位20mm以上厚度毫米范围内的大量金属气孔油污、铁锈等产生金属气孔杂质，直至其表露出新的金属光泽。

3.焊接方法：根据施工单位的人员及设备情况，针对该煤气柜的材质现状，决定采用手工电弧焊方法进行焊接。此方法工艺成熟、成本低、操作灵活，适合补板的短焊缝焊接。

三、防护措施

（一）安全可靠用电

电焊发动机壳内部应严格保证内部接地良好，初、次级使用电焊发动机的连接线圈与各个零部件及各个金属外壳必须保证是完全绝缘良好，各个零部件的连接头必须正确安装位置紧固可靠，绝缘线必须安全无任何破损或有漏电，使用的漏电绝缘线工作电压不许不得超过36v。焊工操作人员接到要求必须随身穿着无绝缘的焊工制服和绝缘胶鞋方可直接乘车进入使用电焊机的施工现场。

（二）防毒

焊工施焊时，距离泄漏处很近，为防止煤气中毒，所以施焊时必须戴防毒面具。

（三）防火

焊接时，要注意远离易燃易爆的物品;同时，由于煤气易燃，施焊过程时会不断地有较大的火焰从焊缝处喷出，所以，焊工还要注意配戴防火的手套。

结束语

综上所述，随着我国铁路以及轨道交通的高速发展，铝合金的车辆会越来越多的运用到铁路运输事业中以及城市轨道交通事业中，然而由于个人所学知识以及经验的局限性，应用效果与预期应用目标之间始终存在一定差距，故为确保施工工艺的有效落实，是现阶段推动产业可持续发展的重要战略基础。

参考文献：

[1]李会，王陆钊，郭继祥.端墙轮廓尺寸研究与控制[J].电焊机，2013，43（3）：57-60.

[2]吴振华，田忠利，曲凌云.动车组底架边梁焊缝X射线探伤检测技术[J].电焊机，2013，43（7）：96-98.