摘要：枕梁补强是一种处理动车组枕梁缺陷的有效方案，现车枕梁补强过程中，内档补强板焊缝出现缺陷的次数较高，因此我们对内档补强板结构以及焊接形式进行分析，并提出改善措施，通过采取一系列的工艺措施，减少枕梁与内档补强板焊接时的缺陷，保证产品质量。
关键词：铝合金焊接；焊接缺陷
1 前言
高速列车是我国交通运输业发展的大趋势，轻量化是实现高速节能的首选条件。铝合金具有密度小、耐蚀性能好、比强度高、加工性能好等特点，成为用途最广、用量最大的轻量化材料，近年来，由于挤压技术的发展，各种高强度铝合金大断面型材和各种大断面大长度复杂的实心或蜂窝状空心铝合金型材的研制成功以及自动焊接技术的进步，铝合金在高速列车车体中应用越来越广泛。
枕梁补强是由减振器座补强板、内档补强板、一次补强、上平面补强、下平面补强及二次补强依次安装组成。现车枕梁补强过程中，内档补强板焊缝出现缺陷的次数较高，我们对内档补强板结构以及焊接形式进行分析，并提出改善措施，通过采取一系列的工艺措施，减少枕梁与内档补强板焊接时的缺陷，保证产品质量。
2 问题分析
在对动车组枕梁进行补强过程中，每个端的枕梁补强需要两块内档补强板，分别位于枕梁与牵引梁之间、枕梁与纵梁之间。图1为内档补强板安装位置示意图。
图1内档补强板安装位置示意图
我们在现车跟踪确认内档补强板焊缝缺陷主要集中在内档补强板拐角和内档补强板燕尾处，并且对发现焊缝缺陷类型进行分析，通过对缺陷的分析发现内档补强板拐角处焊缝缺陷主要为线性缺陷，内档补强板燕尾处缺陷主要为点状缺陷。内档补强板拐角处线性缺陷主要因为焊接熔合不良，焊后的残余应力导致焊缝开裂。内档补强板燕尾处点状缺陷主要因为堆焊较多，焊接量较大导致产生气孔、夹渣、起弧收弧处熔合不良等［2］。
根据内档补强板焊缝缺陷位置出现较多处以及焊缝缺陷类型，我们对现阶段内动车组枕梁补强过程中使用的内档补强板的结构以及焊接方式现状进行了调查，在内档补强板与枕梁的焊接方式为HV坡口焊，内档补强板拐角处坡口为C5，
图2单件坡口示意图
内档补强板燕尾处也是出现焊接缺陷次数较多的位置，内档补强板燕尾处板厚为12mm，燕尾处的坡口为5*55°下坡口。此处在焊接完后是按照单件图的打磨要求去除后燕尾位置，但是在焊接过程中，内档补强板燕尾处的钝边较大，所以在焊接后容易造成焊缝融合不良，我们在实际施工过程中采用延续焊的方式，这样又造成了在堆焊的位置容易发生焊缝缺陷问题。
在焊接过程中，在保证焊接参数正确的情况下，焊接顺序可能对焊接缺陷的发生存在影响，在内档补强板与枕梁焊接过程中，对两者之间的焊接顺序并没有明确的特殊要求，现车实际施工过程中通常先焊接上方焊缝，再焊接其他焊缝。
3、改善方法研究
通过对内档补强板结构进行分析、研究，结合内档补强板与动车枕梁装配方法及焊接方法对内档补强板结构与焊接工艺进行改善，减少焊缝缺陷，提升内档补强的焊接质量，最终提高产品质量［3］。
3.1内档补强板结构改善
（1）内档补强板拐角处的熔合不良是导致该处出现焊缝缺陷次数较多的主要原因，对于补强板与枕梁下平面为HV坡口焊，增大坡口度数有利于焊缝的熔合，我们将拐角处坡口扩至55°。
（2）钝边较大以及延续焊的方式导致该处较多的焊缝缺陷，对于内档补强板燕尾处的改善方式为将原有的单面开坡口方式，改为开双面开坡口的方式，即在内档补强板燕尾处距离端部35mm范围内开双面5*55°坡口。
3.2焊接方法改善
铝及铝合金比热容、电导率、热导率均比较大，焊接热量通过母材散失迅速，焊缝熔池的温度场变化大，控制焊缝成形困难，铝及铝合金的热膨胀系数大，在拘束条件下焊接应力大，焊缝冷却后变形严重，装配质量不高会造成未熔合、未焊透缺陷，因此对现场环境与母材的控制就尤为重要：
（1）环境要求
施焊厂房温度要求不小于8℃，相对湿度要求在80%以下，焊前检查温湿度表，确保温湿度符合要求，温度过低或湿度过大时应对待焊部位及焊丝进行烘干除湿，以消除母材表面的水分，降低气孔倾向。
（2）焊前清理
焊前首先采用铝合金清洗液蘸到干净的白色无毛抹布上对待焊焊缝平面及两侧50mm范围内进行去污、脱脂处理；然后用不锈钢钢丝刷对待焊焊缝及两侧20mm范围内进行焊前打磨，清除铝合金表面氧化膜，铝合金表面打磨出金属光泽，打磨完后在4小时内完成焊接，超过4小时重新进行打磨。
（3）焊接过程控制
在内档补强板与枕梁焊接过程中容易产生焊缝下坠，焊缝发黑、有气孔，焊缝根部熔合不良未焊透等，所以要制定相应措施，避免缺陷的产生。在内档补强板焊接过程中我们采取先焊接立焊，再焊接内档补强板拐角处，最后焊接上方圆弧处的焊接方式。
4、结论
对动车组枕梁内档补强板工艺优化后，我们对现车进行跟踪验证，并记录数据进行对比。发现在使用了优化后的枕梁内档补强板进行补强后，内档补强板处的焊接质量以及焊接效率得到了明显的提升。
铝合金焊接作为高速列车车体制造的关键工艺，有着非常重要的地位，如何控制铝合金焊接的焊接缺陷及变形是提高铝合金车体制造品质的关键环节。本文结合实际生产中的问题，分析了产生缺陷及变形的原因，提出了相应的解决措施，在控制减少焊接缺陷的方面：优化焊接顺序、做好焊前清理、严控施工环境、提高装配精度、严格按照焊接工艺规程的要求操作。
通过解决生产中遇到的难题会激发我们研究更多的控制焊接缺陷及变形的方法，从而提高焊接工艺水品，提高产品质量。
参考文献：
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[３]张宏伟． 铝合金常见焊接缺陷分析［Ｊ］． 轻合金加工技术，２０１０（１）：５３ － ５５．
[４]韩晓辉． 高速列车铝合金车体焊接缺陷分析及工艺研究 ［ Ｊ］． 焊接技术，２００９，３８（３）：３１－ ３３．
论文作者:张超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：补强论文; 缺陷论文; 燕尾论文; 铝合金论文; 过程中论文; 拐角论文; 车组论文; 《基层建设》2019年第6期论文;