摘要：我们国家的工业产业发展迅速，其中高端机械设备产业也有了较大的发展，我们国家对于轨道交通等有关工艺技术有了一定的掌握。工装在轨道车辆铝合金焊接变形控制技术的运用能够更好地确保焊接的质量和水准，还有助于进一步推动我们国家制造产业的迅速发展，进而促进今后高速列车和城轨车辆的有效发展，实现交通运输更加方便快捷的目的。本文主要分析和总结了工装在轨道车辆铝合金焊接变形控制技术中的运用，并全面具体地阐述和研究了这项技术如何使用，对工装的类型和设计理念做出了相应的分析，希望能够给轨道车辆和大型铝合金结构的焊接工作带来相应的指导和帮助。
关键词：工装；轨道车辆；铝合金；焊接变形；控制技术；应用
一、铝合金车体焊接形变的原因
铝合金焊接产生形变及其难以控制存在几方面的原因，首先来说是熔点方面[1]。铝合金的熔点比钢铁要低，其大致在五百到六百摄氏度之间。但铝合金溶解热及比热要大于多数的金属，其是钢铁导热系数的五倍。在进行焊接的过程中需要给铝合金较为集中的且大量的热才可使其进行焊接。由于铝合金膨胀系数也较高，所以铝合金焊接对温度、时间的要求很高。然后是难操作。由于铝合金焊接次数多、类型多、控制难度大，这样给技术人员带来了一定的难题[2]。铝合金在大多数的情况下需要多块型材插接组焊成大的部件模块，最终将多个模块进行组合焊接构成轨道车辆。最后是二次焊接更易造成焊接变形。在焊接过程中一次焊接达不到所要的效果，但二次焊接会使焊接变形程度增大，这与二次焊接造成的刚性压紧应力与收缩应力的叠加远大于一次焊接所造成的焊接应力有关。
二、工装在轨道车辆铝合金焊接变形控制技术中的具体运用
2.1通用工装支撑架的使用
通用支撑架是工装的前提条件，它能够为工装焊接工作提供底座和支架作用。通用工装支架的特点是精度可以调节、稳定具有保障，它借助方钢管来充当支架的横梁和立腿，但是立腿和横梁一般需使用法兰加工面螺栓来固定好。支撑架的结构是T型状的，也要用螺栓来固定好预埋于地下的平台；然后经过机械加工能够使支架横梁上部和下部的尺寸精度较为准确。技术人员在设计横梁长度和支撑架高度的时候，应该结合焊接设备和工件类型加以选择支撑架的多少和排列的长短。一般来说，在焊接轨道车体时应该将支撑架的间距大小控制于八百毫米至一千五百毫米之间，横梁中间需要设计好工艺孔，通过此孔来运用液压或气压管。
2.2安装夹紧和定位装置
要使焊接中结构件的形状和精度得以有效的管理和控制，就需要在焊接工装的时候一同安装好夹紧和定位装置；夹紧和定位装置能够进一步提升制造效率，并且尽可能地保证焊接的质量与水准。在定位车体大部件的纵向左侧或右侧时可以运用机械式或气动式定位方法，但是定位单元分为钢制支架和铝制接触面，需要把它固定在支架的横梁上面；而安装时要确保定位单元的侧向与焊接的精度要求相一致。要使定位单元更加柔性化，还要使用到螺杆起到固定和调整作用，并且更好地增强定位单元的灵活程度。夹紧单元有两类，分别是侧向夹紧和竖向夹紧，夹紧单元和定位单元都运用同样的支架，但是要简化工作程序就要使用螺杆调节或气动夹紧方式，因为安装夹紧单元主要为了焊接大宽度和纵向焊缝多的零部件。
2.3工艺支撑系统
在焊接特殊弧度类型工件的时候，要使零部件的制作和产品的焊接尺寸和精度得到更好地管控，就需要运用到到工艺支撑系统。车辆在焊接的时候运用工艺支撑系统需要将重心放在焊接部件的上方，并且一直持续到产品加工完成才可以停止。在开展整体加工的时候要持续保持工艺支撑系统在焊接工作中的辅助作用，只有等到整车的组装与焊接工作结束之后才可以取下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过工艺支撑系统能够进一步管控好焊接变形程度，还能够促进下阶段工序的顺利进行，从而大大地提高了产品的制造质量和水平。
2.4焊缝的支撑设备
因为车体部件构造形式存在其特点，故焊缝支撑设备可以分成弧形的支撑设备和平板的支撑设备。而焊接设备需要使用钢制连接设备，并且形成具有支架作用的横梁，然后还需要借助铝制的过渡设备来调节和安装好螺栓，这样在实际焊接的过程中可以对车体零部件进行相应的调整。平板的支撑设备、安装位置和数量都要结合工件焊缝的结构类型加以选择，运用平板支撑设备能够进一步简化操作程序，还能够提高操作的灵活程度，这样下来就能够更好地适应不同类型工装和焊接工序，也可以尽可能地降低投入经费，从而更好地提升焊接工装的使用效率。而弧形内设备是把钢制支撑作为立板，然后运用螺栓来固定，之后使用螺栓把不锈钢弧形块和焊接尼龙来固定在钢制支撑立板的上方，弧形支撑设备主要是用来固定专门的工件模型，所以这种工件结构特别复杂繁琐，它需要使用较高的制造成本，而且在具体的生产制造中要多加调试和试验才可以更好地达到加工这类工件的要求和标准。
三、焊缝质量的控制方法
3.1 恰当的焊缝和接头设计
焊接形变与焊缝欠缺存在一定的关联，通过分析两者之间的关联可进行焊缝质量的控制。在焊缝位置设计方面应使其满足一定的分布要求，焊缝中心线与焊接构件的结构截面对称分布。通过这样的设计可使焊接过程中产生的膨胀、应力叠加情况减弱，从而使焊缝的裂纹倾向性降低。另外，焊道坡口角度和焊接接头组合的形式会给焊接带来影响。对于大焊缝应该采用单边V、K型的坡口这样能够使焊缝的截面面积减小。在焊接的顺序上采用分层分段进行焊接，这样能够使焊接更加有效。但是需要注意焊接不能够过于集中，此外，根据铝合金的厚度确定焊接的速度。采用合适的焊接装备也很重要。在焊接过程中，焊接热量过高则使焊接产生形变及焊缝开裂，所以采用较低热量输入的焊接设备能够使这些情况得到改善。当前所采用的CMT焊接、搅拌摩擦焊接等都在铝合金车体的焊接中得到应用，这对铝合金焊接非常有益。另外，可通过将焊接位置进行翻转移动，这样能够改善焊缝质量、减少焊接形变。
3.2 合理的焊接工艺
铝合金的焊接容易产生形变的原因与其焊接工艺有着非常密切的联系，通过控制焊接工艺能够进行焊缝的控制以及焊接形变的控制。铝合金外侧的焊接可采用分段退焊，内部采用分段跳焊，这样能够避免焊缝的拉应力叠加，从而使焊缝区变形减小。优化焊接电流及焊接速度，在熔透性、融合性良好的情况下提升焊接的速度，这样就达到了焊缝的质量控制与焊接的变形控制。加强焊接型材组对和装配精度，通过减少接头的贴合间隙，限制焊接熔融金属的填充量也非常有效。在车体结构设计、母材、焊前准备的工作中也要进行注意，其也会对焊缝的质量造成影响。焊接工艺不可一成不变，其需要更具实际情况进行改变，将有利条件进行充分的利用，这样能够达到良好的焊缝质量控制。
四、结束语
总而言之，铝合金结构件的焊接变形程度较大，容易出现焊缝质量较低的情况，很难有效地控制好焊接变形和焊缝质量，这就需要施工技术人员开发相应的工装夹具，从而更好地提升焊接的质量和效率。生产和制造的过程中要根据工件情况和焊接顺序，有效地设计出合理的焊接工装，并且在设计焊接工装的时候必须坚持柔性化、低成本、方便与稳固的原则，要强化多种焊接工艺的研究和运用，从而不断地提升焊接质量和水平。
参考文献：
[1]丁灏，马云霞，白培康，等.铝合金激光焊新技术[J].热加工工艺，2012（3）：111-113.
[2]段珍珍，张雪红，谷晓鹏.轨道车辆焊接制造工艺现状及发展趋势[J].焊接技术，2011（11）.
[3]张占领，邱然锋，杜宜乐，等.铝合金在日本轨道车辆的应用及相应焊接技术[J].电焊机，2011（11）.
论文作者:郭玲玲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/29
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