地铁铝合金车体焊接工艺

浅析城轨车辆铝合金车体焊接工艺摘要：城轨车辆的车体是由铝合金材质焊接而成，本文对城轨车辆铝合金车体的焊接工艺、工装进行分析，探讨了铝合金车体焊接工艺的发展趋势。

关键词：城轨车辆；焊接；铝合金；分析为了保证城轨车辆的高速行驶，城轨车辆采用的是轻量化的设计，车身采用铝合金的结构，降低整辆车的重量，减少了对轮轨的冲击。

但是铝合金的膨胀系数是钢的2倍，凝固的时候体积收缩也很大，因此，在焊接的过程中很容易变形。

特别是对于薄壁型的铝合金材质，不光焊接变形量大，而且在焊接的时候还会产生气孔、裂纹等现象，因此要提高铝合金的焊接工艺水平，尽量减少焊接过程中出现的问题，提高车体焊接的质量，就需要用专用的工装来保证车体焊接成型后的尺寸，为制造出高质量的城轨车辆奠定基础。

1 城轨车辆铝合金车体焊接的特点1.1 焊接方法和速度的选择铝合金的焊接方法有多种，包括惰性气体的保护焊（mig）、钨极惰性气体的保护焊（tig）两种焊接方法。

在焊接的时候，对于较厚夹板的焊接，为了能够保证焊接的质量要使焊缝从分均匀地融合，而且使焊缝中的气体顺畅溢出，采用较慢的环节速度和较大的电流配合焊接；对于较薄板的焊接，为了避免焊缝太热，在焊接的过程中要采用较快的焊接速度和较小的电流配合，从而确保焊接的质量，尽量避免气孔的形成[1]。

1.2 气孔的形成铝合金表面氧化膜有很强的吸水性，当环境湿度很大时，吸收了很多水的氧化膜在电弧的作用下水分解出氢，而氢气在熔池中没有时间排除就形成了气孔[2]。

2 铝合金车体的焊接工艺2.1 铝合金车体的焊接工艺流程车体预组、焊接前尺寸的调整、焊接前的清理、自动焊接、焊接后的打磨。

组装过程中所有零部件的误差及变形全部汇集在一起，通过车体组焊来消化，如果要控制铝合金车体的焊接质量就要在焊接前定好尺寸，通过焊接前的尺寸调整对铝合金车体的变形进行预先估测，做好合理工艺放量。

加强焊接过程的控制，通过组焊工装及辅助撑拉杆减小车体在焊接时的变形程度，提高焊接质量[3]。

轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究摘要：轨道车辆车体采用铝合金进行焊接制造，在车体制造技术条件中要求极为严格，铝合金熔点低、导热系数及热膨胀系数较大，在焊接过程中需要进行大电流快速焊接的特点，加大了难度；通过在车体生产制造过程中不断探索、改进，逐步提高铝合金车体制造技术；减少焊接中出现的缺陷，从而提高焊接质量和工作效率。

关键词：轨道车辆；铝合金车体；焊接工艺；一般情况下，轨道车辆铝合金车体大部件采用挤压铝型材料焊接而成，由于焊缝都是规则的、纵向的、平直的，所以能够自动焊接。

不过铝合金的导热性较大，高出钢材的四倍，膨胀系数也刚出钢材的一倍，所以铝合金车体焊接时，有很大的变形，且这种变形不好控制。

一、轨道车辆铝合金车体焊接工艺研究1.工艺要求。

一是焊接方法的选择。

铝合金的焊接方法有很多种，铝合金车体焊共采用了熔化极惰性气体的保护焊（MIG）、钨极惰性气体的保护焊（TIG）和电阻点焊三种焊接方法。

二是焊接速度的选择。

在焊接时候，对于厚板的焊缝，为了能够保证焊接的质量在焊接的过程中使焊缝充分的融合，并且使焊缝内的气体充分的溢出，在进行焊接的过程中一般采用较慢的焊接速度和较大的电流进行焊接，对于薄板焊缝，为了避免焊缝过热，在焊接的过程中一般采用较快的焊接速度和较小的焊接电流，从而保证焊接的质量。

2.铝合金车体焊接工艺。

根据铝合金焊接技术的经验总结及铝合金车体焊接变形规律，对车体总组装焊接制定了焊接工艺流程：车体预组→焊前尺寸调整→焊前清理→自动焊接→焊后打磨。

通过上述的焊接工艺流程可以看出，要控制铝合金车体焊接质量及整体几何尺寸满足技术要求，减小车体的焊后调修量；必须加强过程控制，通过在预组及焊前尺寸调整过程中对铝合金车体几何尺寸进行预变形控制，减小车体焊接变形，提高焊接质量。

一是车体焊接几何尺寸控制。

铝合金车体焊接过程中，由于焊缝的中心线与结构截面的中性轴（通过重心的轴）不重合或不对称，导致了车体焊接完成后侧墙发生弯曲变形。

Ｗｅ ｉｇ ｅｈ ｏｏｙ Ｖ １ ９ ｏ１ Ｎ ｖ ２ １ ｌ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｏ． Ｎ ．１ ｏ ． ０ ０ ｄ Ｔ ３
文章 编 号 ：０ ２ ０ ５ （０ ０１－ ０ １ ０ １０ － ２ Ｘ２ １）１ ０ ３ — ３
・ 艺 新技 工
３ ｌ
城 轨 地 铁 所 用 ６ ８ 铝 合 金 的 焊 接 工 艺 ０２
圉 １ Ｉ ＧＭ 卑 臂焊 接 机 械 手
１ ． 坡 口形 式 的 确 定 ３ 焊 接 试 验 对 接 试 件 采 用 单 面 Ｖ 形 坡 口 ，坡 口角
验 选 用 的 焊 接 材 料 为 Ａ Ｍｇ ．Ｍｎ ｒ焊 丝 ，牌 号 ： １ ４５ Ｚ Ｅ ５ ８ ，直径 １ Ｒ ０７ ． ｍｍ。母 材 及 焊 丝 的化 学 成 分 见 表 ２
Ｉ６８ ６ ０ ２ Ｔ ｌ ＿
３０ １
ｌ
２０ ６
ｌ
６
ｌ
１ ． 焊接方 法 ２ 试 验 采 用 熔 化 极 惰 性 气 体 保 护 焊 ．采 用 Ｉ Ｍ Ｇ 单 臂 焊 接 机 械 手进 行 焊 接 ，如 图 １ 示 。焊 接 时用 所 ￣ Ａ ）９９ ％的纯氩进 行保 护 。 ｐ ｒ９ ． （ ９
度为 ７。 ０ ，根部无对 接 间隙 ，钝边 为 ０ １ ｍ。 ～ ｍ １ 焊 接过 程 ． ４ 焊接 过程 采用 Ｐ Ａ平焊 的焊接 位置 ，电源 极性 为 直流 反接 。焊前 将试 板无 间隙组 对 ，背部点 固焊 接永 久型 铝合 金焊接 垫板 。焊 接前需 清 除焊接坡 口及其 周
５８ ０ ７．击１ ． ２
８５ ０ ７，击１ ． ２
弧 长 修 正 率 功 率 焊 接 速度 （ ） ％ （ ） ｖ （ ｍｉ ） ％ ／ ｍ・ ｎ

地铁铝合金车体焊接工艺从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。

上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。

针对这些特点采取了相应的改进措施。

1 铝合金车体焊接概述上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。

车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。

母材和焊丝的主要化学成分见表2。

表1 铝合金车体MIG焊焊接材料表2 母材和焊丝的主要化学成分%不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分2 生产储存环境和辅助材料使用的要求2. 1 生产储存温度湿度的要求铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。

环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 %以下。

应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。

空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。

2. 2 焊丝及送气软管的使用要求对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。

焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。

不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。

送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。

2. 3 工装的选用铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。

如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。

工装液压系统的压力最好控制在9～9. 5 MPa 。

压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。

由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。

铝合金通用焊接工艺规程1使用范围及目的范围：本规范是适用于地铁铝合金部件焊接全过程的通用工艺要求。

目的：与焊接相关的作业人员按标准规范作业，同时也使焊接过程检查更具可操作性。

2焊前准备的要求2.1在焊接作业前首先必须根据图纸检查来料或可见的重要尺寸、形位公差和焊接质量，来料不合格不能进行焊接作业。

2.2在焊接作业前，必须将残留在产品表面和型腔内的灰尘、飞溅、毛刺、切削液、铝屑及其它杂物清理干净。

2.3用棉布将来料或工件上的灰尘和脏物擦干净，如果工件上有油污，使用清洗液清理干净。

2.4使用风动不锈钢丝轮将焊缝区域内的氧化膜打磨干净，以打磨处呈白亮色为标准，打磨区域为焊缝两侧至少25mm 以上。

2.5焊前确认待焊焊缝区域无打磨时断掉的钢丝等杂物。

2.6钢焊和铝焊的打磨、清理工具禁止混用。

2.7原则上工件打磨后在48小时内没有进行焊接，酸洗部件在72小时内没有进行焊接，则焊前必须重新打磨焊接区域。

2.8为保证焊丝的质量，焊丝原则上用完后再到焊丝房领用，对于晚班需换焊丝的，能够在当天白班下班前领用，制止现场长工夫（24小时以上）存放焊丝。

2.9在焊接功课前，必须检查焊接装备和工装处于正常工作状态。

焊前应检查焊机喷嘴的实际气流量（允差为+3L/min）,自动焊焊丝在8圈以下，手工焊焊丝在5圈以上，不然需要调换气体或焊丝；检查导电嘴是否拧紧，喷嘴是否需要清算。

导电嘴不克不及只简单的采用手动拧紧，必须采用尖嘴钳拧紧。

检查工装状态是否完好，若工装有损坏，应立刻告诉工装管理员进行核查，并组织维修,制止在工装异常状态下进行焊接操作。

2.10焊接前必须检查环境的温度和湿度。

功课区要求温度在5℃以上，MIG焊湿度小于65％，TIG焊湿度小于70％。

环境不符合要求，不克不及进行焊接功课。

2.11焊接过程中不允许有穿堂风。

因此，在焊接作业前必须关闭台位附近的通道门。

当焊接过程中，如果有人打开台位相近处的大门，则要立即停止施焊。

02
地铁铝合金车体焊接工艺
铝合金材料特性
轻量化
铝合金具有较低的密度，能有 效减轻车体重量，提高车辆运
行效率。
高强度
铝合金经过适当处理后，具有 良好的机械性能，能够满足车 体的强度要求。
良好的加工性能
铝合金易于切割、焊接和成型 ，为车体结构的制造提供了便 利。
耐腐蚀性
铝合金表面能形成致密的氧化 膜，具有一定的耐腐蚀性，能
焊接过程中，通过物理或化学反应， 使两个分离的物体产生原子间结合， 形成牢固的接头。
焊接的分类与特点
焊接分类
根据加热方式、实现方式、工艺特点等，焊接有多种分类方式，如熔化焊、压力焊、钎焊等。
焊接特点
焊接具有连接强度高、密封性好、成本低等优点，但也存在一些缺点，如易产生焊接变形、易
地铁铝合金车体焊 接培训
目 录
• 焊接基础知识 • 地铁铝合金车体焊接工艺 • 地铁铝合金车体焊接操作技能 • 安全与防护措施 • 案例分析与实践操作
01
焊接基础知识
焊接的定义与原理
焊接定义
焊接是通过加热或加压，或两者并用 ，使两个分离的物体产生原子间结合 ，从而实现永久性连接的方法。
焊接原理
裂纹
合理选择焊接材料和工艺参数，控制 热输入量和冷却速度，减少焊缝中的 应力集中。
夹渣
选用合适的焊接电流和速度，控制熔 池的形状和深度，避免夹渣的产生。
04
安全与防护措施
焊接安全操作规程
焊接前检查周围环境，确 保无易燃易爆物品，并采 取措施防止火灾和爆炸。
焊接时穿戴防护眼镜、手 套等个人防护装备，防止 飞溅物和高温对人体的伤 害。
ABCD
遵守焊接设备的安全操作 规程，确保设备正常运转 ，避免因设备故障导致的 安全事故。

术
Ｂ型铝 合 金地铁 车辆 的车 体制 造 技 术分析
王 洪 波
（ 成都长客新筑轨道交通装备有限公 司， 四川 成都 ６ １ １ ４ ３ ０ ）
摘 要： 目前 ， 地 铁 车辆 被 划 分 为三 种 类型 ， 即 ＭＢ ／ Ｃ型地 铁 如 果按 照地 铁 车辆 制造 材 质 来分 类 的话 ， 城 市轨道 地 铁 车 厢 车体 叉 可 分 为 不锈 钢和 铝 合金 两种 ，文章 主要 介绍 Ｂ型地 铁 铝合 金 车 体 的制 造 工 艺 ， 着重 探 讨 分析 Ｂ型 铝 合金 地 铁 车 厢侧 墙 的 结构 及
其 焊接 工 艺 ． 关 键词 ： 铝合金 ； 地铁 ； 焊接 工 艺
１ Ｂ型销 合 金 地铁 车 厢侧 墙 结 构制 造 墙 组 成 装 配 与焊 接 ； 第九步 ， 焊缝检测处理 ； 第十步 ， 模 块 化侧 墙 正 １ ． １ Ｂ型 铝 合金 地 铁 车辆 车厢侧 墙 结 构 装 焊接 与 检测 ； 最后 是 附 件焊 接 、 检 测调 修 、 交验。 ２ Ｂ型铝 合金 地 铁 车辆 侧 墙 焊接 Ｔ 艺探 究 Ｂ 铝合金地铁乍辆车体侧墙的设计 与构造 ， 最常用的方式就 是 焊接 的方 式 。 如图 ｌ 和图 ２ 所示。 Ｂ型 铝 合金 地 铁 车 辆 ， 即侧 墙 板 型 材 采用 铝 合 金 巾 空 挤 压 型 材 组成 。在 对侧 墙 板进 行 组 装 焊接 操 作 的 过程 中 ， 一 般 采 用 最 多 的 是 机 械手 自动焊 接 技 术 ， 该焊 接 方 法焊 缝 成 形 比较 好 ， 质量 有 保 证 。 最 主 要 的是 焊接 的效 率 比较 高 。关 于这 一 点 ， 从图 ｌ 和 冈 ２中 也 可 以 看 到 。对 此 ， 笔 者 以为 ， 等 到 车辆 车 体 侧墙 板 组 装 焊接 完成 之 后 ， 可 以通过机械加 的方法来做进一步的处理 ，即将车体侧墙板分切 ， 分切 成 多 个 不 同尺 寸 的小 的 车体 侧 墙 板 。 为 了提 高 其效 率 ， 建 议将 整个 侧 墙 板 的所 有模 块 集 中起 来 。 首 先 是对 侧墙 板 自动 焊接 ，此 次 选 用 的侧 墙 板 为铝 合 金 型 材 。 综 合 考 虑 到 了铝 合 金 的线膨 胀 系数 为 钢 的 ３倍 ， 且凝 同 的 时候 的体 积收缩率为 ６ ． ５ ％左右。正 因如此 ， 这种情况下很容易｝ Ｈ 现不利的一 面， 例 如在 组装 焊 接 的过 程 中 ， 可 能会 变 形 。 假 若 变形 幅 度 超 出 可控 范同， 将 会 直接 使 陔 部件 报 废 。 对此 ， 在 铝 合金 地 铁 车厢 ＿ 乍体侧 墙 的 制造组装中， 质 量 控 制一 直 非常 关 键 ， 即 控制 焊 接 变形 。 在 该生 产 制 造 环 节 的质 量 控制 上 ， 以南 京 、 杭 州等 地 的 Ｂ型铝 合 金 地铁 为 例 根 据空气动力学要求 ， 该型材的侧墙板外轮廓设计主要采取 的是从上 往下 圆 弧状 结 构 ， 如此 一 来 ， 地 铁 列 车在 运 行 的 时候 ， 空气 阻 力会 减 图 ｌ地 铁 车 厢 整车 侧墙 结构 图 少 。所 以 ， 在焊 接 变 形 控 制上 ， 建 议 在 焊 前 预 留 一定 的 焊 接 反 变 形 量， 以此 来 实现 对 侧墙 板 焊 接变 形 的控 制 。 其次 是 对 侧墙 模 块 的组 装 焊 接 ， 以及 对侧 墙 附 件 的 焊接 。关 于 Ｂ型 铝 合 金 地 铁 车 辆 车 体 的 构 造 ，通 过 图 １ 和 罔 ２以 及前 文 的 介 绍， 基 本 大致 了解 。总 之 ， Ｂ型 铝 合金 地 铁 车厢 侧墙 由机 加 工后 的侧 墙 板 与铝 合 金 型材 的左 右 门立 柱 组 焊 而成 。在这 一 环 节 ， 问题 是 比 较 多 的 。例 如 ， 在组 焊 的 过 程 中很 容 易 出现 错 边 或 者 未焊 透 的 技 术 缺陷。仔细分析与技术性检测后发现 ， 这 主要是由于铝合金热导率 大、 比热 容大 的 原 因 。此 外 ， 电 弧 电压 、 焊 接 速 度 等 工 艺参 数 也 会 对 其 造 成影 响 。 基 于此 ， 结 合 着南 京 、 杭 州 等地 Ｂ型铝 合 金地 铁 车 体 的 生产制造实际来看 ． 可 切 实 做 好 以下 四点 ： 点 固焊 接 前 在 待焊 位 置 处 放 置一 个 ２ ａ ｒ ｍ 的不 锈 钢 板 ；适 肖增 大 焊 接 的 功率 ，调 整 电 弧 电 压； 合 理控 制组 焊 的 速 度 ， 可 以将 其 严 格 控 制 在 ９ ５ ｅ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ以内 ； 焊 前对钝 边 、 错 边 量严 密 检查 。 最 后 是对 侧 墙 附 件的 焊接 ， 正 如上 述 所 言， 铝 合金 熔 点 低 、 热导 率 大 。 在这 种 情形 下 ， 在 附 件焊 接 的 过程 中 ， 图 ２ 地 铁 车厢 分块侧 墙 结 构 图 热 量 就需 要 集 中起 来 ， 增 大 电源 功 率 。 然 而 问题 就 出现 了 ， 焊 接 熔 池 在罔 １ 和 图 ２中 ， 可以看到， 地 铁 车辆 车体 侧 墙 的设 计 ， 有 左 右 温 度 场 的 变 化会 越 来 越 大 ，相 应 的焊 缝 成 形 控 制 也 就 变 得 非 常 困 综 合考 虑 各方 影 响 因素 ， 分 析 原 因后 建议 ， 在焊 接 时 采用 合 理 的 两个门立柱 ， 并和侧墙板一同组成了车体的侧墙 。 此外 ， 还可以清楚 难 。 严 格控 制 角焊 缝 焊前 间 隙 ， 控 制在 １ ｍ ｍ以 内 。 的看 到 ， 车辆 车体 的侧 墙 结 构上 ， 均设 有 四个 侧 门 ， 每一 个 侧 墙 模 块 焊 接丁 艺 参 数 ， 上 又有 一个 窗 口。此 外 ， 为 了避 免 门角 、 窗 角 应 力集 中 ， 在设 计 的 时 ３ 结 束语 地铁车辆采用的是大断面 、 高强度 、 轻量化铝合金 型材整 体焊 候一般都是采用圆弧过渡形式 ， 并使用机械加工 的方法来实现 。从 关 于它的优点 ， 相信很多人都比较熟 知， 发车密度高 、 承载 图ｌ 巾 还 可 以 清 楚 的看 到 ， 侧 墙 是模 块 化 结 构 ， 侧 墙 与 车 顶 在组 装 接制造 ， 编组 灵活 。 从 社会 、 经济 、 环保 等 多 角 度来 看 ， 城 市轨 道 公 共 交 的过 程 中 ． 将 ¨角 连 接 其 中 。罔 ｌ 中， 无论 是左 门立 柱 还 是 右 门 立 力强 、 通 必将 成 为 今后 铁 路建 设 的 主要 选 型 目标 。 正 是介 于 城市 轨 道 地铁 柱， 均 为 型 材弯 曲结 构 。 的这种重要型， 必须要对其技术结构 、 制造工艺与方法高要求 、 高标 １ ． ２ Ｂ型 铝 合金 地铁 车厢 侧墙 制 造 ＿ Ｔ 艺 结 合着 上述 图的结 构 图 来 看 ， 侧 墙模 块 与 底 架 、 车顶 、 端 墙 等 各 准 ， 这 也是 本 文研 究 的 切入 点 ， 分 析 Ｂ型 地铁 车 厢 侧墙 结 构 特 点 ， 针 提｝ ｆ ． 更 加 有 效 的质 量保 证 措 施 。 车 体 部件 连 成组 装 起 来 。 笔者 以 为 ， 在 该 制 造设 计 环 节 ， 最为 关 键 的 对其 技 术 方 法工 艺 ， 参考 文 献 点 是模 块 化侧 墙 的 质量 。具体 来 说 ， 在 侧 墒 结 构设 计 制 造 与 后 期 李东风， 葛怀普， 等． 全 焊接 铝 合 金 Ｂ型 地 铁 车体 焊 接 变 组 装 的过 程 中 ． 模块 化 侧墙 的制 造 质 量在 很 大 程 度 上直 接 关 系 到 车 … 岳 彩 昂 ，

b型铝合金地铁车辆车体制造工艺B型铝合金地铁车辆车体制造工艺一、引言地铁作为现代城市交通的重要组成部分，对于人们的出行和城市发展有着重要的影响。

B型铝合金地铁车辆以其轻量化、高强度和抗腐蚀等特点，成为地铁车辆制造的重要选择。

本文将介绍B型铝合金地铁车辆车体的制造工艺，以及其在地铁运营中的优势。

二、B型铝合金地铁车辆车体制造工艺1. 材料选择B型铝合金地铁车辆车体的制造首先要选择合适的材料。

常用的铝合金材料有6061和6063两种，它们具有良好的可加工性和强度，能够满足地铁车辆对轻量化和强度要求。

2. 钣金加工车体的制造主要通过钣金加工来实现。

首先，将铝合金板材切割成适当大小的零部件，然后进行弯曲、冲孔、焊接等加工工艺，最后将零部件进行组装。

钣金加工工艺需要高度精确的操作和控制，以确保车体的精度和质量。

3. 焊接工艺焊接是B型铝合金地铁车辆车体制造中的重要一环。

铝合金的焊接需要采用氩弧焊或激光焊等方法，以保证焊缝的质量和强度。

在焊接过程中，还需要注意控制焊接温度和速度，避免产生焊接变形和应力集中。

4. 表面处理车体的表面处理主要包括除油、除氧化和喷涂等工艺。

除油和除氧化可以去除车体表面的污染物和氧化层，保证喷涂的附着力和耐腐蚀性。

喷涂工艺可以采用静电喷涂或涂装等方法，使车体表面呈现出美观且耐用的涂层。

5. 质量检测地铁车辆的制造过程中需要进行严格的质量检测。

包括对材料、零部件和车体整体的尺寸、强度、密封性等性能进行检测。

通过质量检测，可以确保地铁车辆在使用过程中的安全和可靠性。

三、B型铝合金地铁车辆的优势1. 轻量化相比传统的钢铁车体，B型铝合金地铁车辆车体重量更轻，能够降低车辆的能耗和运营成本，同时减少地铁线路的磨损和振动。

2. 高强度B型铝合金具有优异的强度和刚度，能够有效抵抗外部冲击和振动，保证乘客的安全和舒适。

3. 抗腐蚀铝合金具有良好的耐腐蚀性，能够在潮湿和腐蚀环境中长期使用，并减少维护和修复成本。

（2）工作试件接头形式 铝合金热导率大，当 焊接接头坡口角度过小时，电弧不容易深入根部， 反面成形困难，容易造成未焊透、未熔合等缺陷； 当焊接接头坡口角度过大时，填充金属量增加，焊 件变形大，还会造成根部焊层过薄，形成烧穿、焊 瘤等缺陷。因此，本文试件选取55°坡口角度。组 1、组2试件焊接接头形式如图1、图2所示，工作试 件所选工件规格及坡口形式、坡口角度、钝边长度 如表2所示。
≤0.30 ≤0.25
表1 组1、组2试件母材及焊接材料的化学成分（质量分数）
（%）
Fe ≤0.35
Cu ≤0.35
Mn ≤0.50
Mg 0.40〜0.80
Zn ≤0.25
Cr ≤0.30
Ti ≤0.10
≤0.35 ≤0.40
≤0.20 ≤0.10
0.20〜0.70 1.00〜2.00 4.00〜5.00 ≤0.30
2016 第二届轨道交通先进金属加工及检测技术交流会
铝合金单面焊双面成形技术
中车南京浦镇车辆有限公司 （江苏 210031） 曹兴华 云中煌 朱志民 王亚婷
【摘要】本文基于国内某动车项目的焊工工作试件培训，对铝合金单面焊双面成形焊缝出现的典型问 题及其产生原因进行研究分析，最终通过优化焊接工艺、改进焊接手法等手段，提高了此类焊缝的焊接质 量，对实际生产有积极的指导作用。
（3）试件焊接方法 试件焊接方法为熔化极惰 性气体保护焊（MIG焊），保护气体为高纯氩，采用
图1 组1试件焊接接头形式
表2 组1、组2工作试件焊接接头形式
坡口
项点 母材类型
工件规格/ 坡口形式 角度
名称
mm×mm×mm
（°）
组1
A6N01S— T5
A6N01S— T5

铝合金车体氩弧焊焊接工艺0 前言铝合金车体具有重量轻、耐腐蚀、外观平整度好和易于制造复杂美观曲面车体的优点,因而受到世界各城市交通公司和铁道运输部门的欢迎,在世界范围内,生产制造铝合金车体是铁路运输事业和城市轨道车辆发展的必然趋势。

1 铝合金的焊接特点铝合金材料具有活性强、热导率和比热容大（均约为碳素钢和低合金钢的两倍多）、线膨胀系数大、收缩率高等特点，决定了铝合金焊接有其自身的特点。

1）极易氧化。

铝与氧的亲和力极大，常温下极易氧化，在母材表面生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、组织致密、非常稳定。

焊接时该氧化膜阻碍母材的熔化和熔合，易出现未焊透、未融合缺陷；氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣缺欠；表面氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可吸附大量的水分而成为焊缝气孔形成的重要原因。

2）热导率和比热容大，导热快尽管铝合金的熔点远比钢低，但是在焊接过程中，大量的热量被迅速传导到基体金属内部，消耗于熔化金属熔池外，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著。

为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的热源，有时也可采用预热等工艺措施。

3）线膨胀系数大，收缩率高铝合金的线膨胀系数约为钢的两倍，凝固时体积收缩率达6.5%--6.6%，焊接时焊件的变形和应力较大，熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。

生产中可采用调整焊丝成分、选择合理的工艺参数和焊接顺序、适宜的焊接工装等措施防止热裂纹的产生。

4）氢的溶解度存在突变铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。

在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。

氢是铝合金焊接时产生气孔的主要原因。

弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。

因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。

5) 光、热的反射能力较强铝合金对光、热的放射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断较难。

辆车体 采 用 了轻型 高强度 铝 合金 材料 ， 车体为 全焊接 结 构 ， 焊接 工 艺复杂 ， 要求高， 在
分 析 了 Ｂ型 铝 合 金 地 铁 车 辆 车 体 的 结 构 和 工 艺 流 程 及 工 艺 难 点 后 ， 制 定 出 了 车 体 制
造 工 艺及保 证措 施 ， 完成 了首个 车体 的制 造并 顺利 通过 了鉴 定 。 关 键词 ： 地铁 车辆 ； 铝合金 ； 车体 ； 制造 工 艺 中图分 类 号 ： Ｕ ２ ７ ０ ． ６ 文献标 识码 ： Ｂ
Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｔｙ ｐ ｅ Ｂ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ ｍｅ ｔ ｒ ｏ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｂ ｏ ｄ ｉ ｅ ｓ
Ｗａ ｎ ｇ Ｌ ｉ ｆ ｕ ； Ｗａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｊ ｉ ｎ； Ｌ ｉ ｕ Ｄ ｏ ｎ ｇ ｊ ｕ ｎ； Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ｇ ｗ ｅ ｉ ； Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｈａ ｏ
53门口尺寸及门中心间距控制解决措施b型铝合金地铁车辆车体的焊接要求焊工不仅门口尺寸门中心间距很难控制控制不好容易要具有iso96062国际焊工资格证书还要求通造成门口过小门中心间距偏移侧墙迈步等问过车体大线专机自动焊接工作试件和车体组焊手工题
技 术装 备
文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５— ５ ２ ５ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ０ １—０ ３
室门， 头 车增 设 司机 室 门 ， 头 车 ４个 窗 口 （ 含 １个 小 窗） ， 中间车 ５个 窗 口（ 含 ２个 小 窗 ） ， 车 顶 两端 均 设 置端 门 ， 车顶 、 侧墙 、 底 架 均 采用 中 空挤 压 铝 型 材 结

Ｏ 引言
国 内既有 Ａ型地 铁 车辆 车体 外形 有 Ｖ型和 鼓形 两 种 ， 中鼓形车体全部采用铆接结构。２０ 其 ０７年 ５月 ， 南车 株洲 电力 机车 有 限公 司 中标 深圳 地 铁一 号线 续 建工 程 ２ ６列车项 目， 为了提 高车辆 的整体 承 载能 力 ， 国内首 在 次设计采用 了全焊接铝合 金鼓形车体 ，这样就 给车体制 造工艺提出 了很高要求。
反装是 以侧墙单元外 侧作为定位基准 ，采用机械压紧方
式， 确保 门立柱与侧墙板外侧 与工装贴紧 ， 以获得理想的 鼓形外侧成形 。通过采用整体鼓形侧墙单 元检测 工装检 测 ， 形侧墙单元 的整体变形量控制在设计范围之 内。 鼓
３１ 底架对车体轮廓度的影 响 ．３ ．
２ 铝合金鼓形车体制造工艺难点
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第 ３ 卷 第 ３期 １ ２０ 年 ５月 ２ 日 ０８ ０
电力 机 车 与 城 轨 车 辆
Ｅｌｃｒｃ ｅ ｔｉ Ｌｏ ｏ ｃ ｍｏｔ ｅ ＆ Ｍ ａ ｓ ｒ ｎ ｉ Ｖｅ ｃｅｓ ｉ ｓ ｖ ｓ Ｔ ａ ｓｔ ｈｉｌ
Ｖｏ ． Ｎｏ １ ３１ ．３ Ｍ ａ ｔ ２０ ｙ２０ ｈ， ０８
鼓形车体制造主要存在如下难点 ： １控 制铝合金 车体 的焊接 变形 ， ） 保证 车体 的轮廓 度 符合设计要求 。 车体 的轮廓度控 制是 限界 的需要 ， 也直接 关 系到车 门的安装及调试。 另外 ， 侧墙在窗 口区的平面度
直接关 系到窗户 的安装以及 车窗粘 接的美观性 。
底架 的宽度 和底架边梁 的直线度对车体 的轮廓度有 着较 大的影 响。 由于侧墙与底架边梁是插接结构 ， 底架边 梁 的直线度 直接影响着侧墙 的装配 。底架 的宽度虽然有
枕梁和缓 冲梁三 大梁组成 。 底架焊接完成后 ， 采用 整体 加

轨道交通车体用铝合金材料及其焊接技术摘要：随着经济的迅猛发展，人们的出行方式也在发生改变，轨道交通车辆已经成为人们的首选交通工具。

现阶段我国轨道交通车辆车体多为铝合金材料制成，其车身焊接过程存在许多缺陷，车身部分区域焊接难度大，为提高焊接质量，本文从轨道交通车体用铝合金及焊接材料入手，总结了轨道交通车体用铝合金焊接技术优化方法。

关键词：轨道交通车体；铝合金材料；焊接技术1 轨道交通车体用铝合金及焊接材料1.1 铝合金材料轨道交通车体目前常用的材料有碳素钢、不锈钢和铝合金三种，无论是从使用量，还是从应用产品的范围来看，使用最广的还是铝合金材料。

轨道交通车体应用的铝合金材料主要有五系、六系和七系。

相对而言，铝型材使用最多的是6系铝合金，且多为6005A和6082铝合金。

板材使用较多的为5083和6082铝合金。

铝合金优良的挤压性能为铝型材的大量使用打下了良好的基础，国内成熟稳定的挤压制造能力又助推了铝型材的应用。

1.2 焊接材料焊材的质量对铝合金焊接质量至关重要，目前，轨道交通铝合金焊接材料多为进口产品，特别是在高速度等级的动车组上，焊丝全部采用进口。

国内轨道交通行业应用的主要铝合金焊丝进口品牌有SAFRA、ESAB、MTL、MIG等品牌。

近年来，随着国产化焊丝制造技术的提高，国产铝合金焊丝也表现出良好的力学性能和使用性能，并在地铁车辆上开始成功应用。

国内轨道交通车辆制造企业为促进国家焊接材料制造的发展，同时降低生产成本及进口供货风险，正在大力推进国产化铝焊丝的工程化应用。

焊丝的选择可依据ISO17671-4—2002标准进行，焊丝的成分及交货条件按照ISO18273—2015标准执行。

目前，常用的铝焊丝为ER-5087、ER-5356，这两种焊丝适用于5系、6系、7系铝合金焊接。

在进行6系铝合金焊接修补过程中，为了防止产生热裂纹，在对强度要求不高时可以选用ER-4043A进行焊接。

由于采用ER-4043焊丝焊接接头强度较低，故不适用于新造产品。

场景适用性
由于TIG焊接工艺对高熔点材料具有较好的适应性，因此适用于精密仪器、航空航天、船舶制造等对焊缝质量要 求较高的领域。而MIG焊接工艺适用于一般工业制造、建筑、汽车制造等领域的大规模生产。
05 铝合金TIG和MIG焊接工 艺实践
焊接前的准备
清理工作
确保铝合金工件表面干净，无油污、锈迹和其他杂质，以便焊接 时能够形成良好的熔合。
操作要求高
TIG焊接需要较高的操作 技能和经验，焊接速度较 慢，成本相对较高。
TIG焊接的应用场景
航空航天领域
由于对焊接质量要求极高，TIG焊接广泛应用于航 空航天领域的铝合金结构焊接。
汽车工业
汽车工业中铝合金结构较多，TIG焊接常用于车身 结构、车架等部位的焊接。
压力容器
在压力容器制造中，TIG焊接可以用于保证容器的 高质量和安全性。
03 铝合金MIG焊接工艺
MIG焊接原理
Hale Waihona Puke MIG焊接是金属惰性气体焊接的一种，通过电弧熔化铝合金 母材和填充焊丝，利用惰性气体（如氩气）保护熔池，使熔 融金属与空气隔离，防止氧化。
焊接过程中，焊丝通过送丝机构连续或定长送入焊接熔池， 随着电弧的移动，熔化的焊丝与母材熔合在一起形成焊缝。
MIG焊接特点
焊丝选择
根据铝合金的种类和厚度选择合适的焊丝，确保焊缝的强度和耐腐 蚀性能。
设备检查
检查TIG或MIG焊接设备是否正常工作，包括电源、送丝机构、气 瓶等，确保设备处于良好状态。
焊接过程控制
焊接参数调整
01
根据铝合金的厚度和焊接要求，调整焊接电流、电压、速度等
参数，确保焊接质量。
焊接操作
02
在焊接过程中，保持焊枪稳定，控制焊丝的送进速度和角度，

地铁车辆铝合金车体的铆接工艺随着城市化进程的不断加快，地铁成为越来越多城市的交通主力。

地铁车辆作为地铁运营的重要组成部分，其结构设计和制造工艺对地铁运营的安全和效率有着至关重要的影响。

而地铁车辆的车体结构往往采用铝合金材料，其铆接工艺在保证车体结构强度和密封性的也具有一定的难度和技术要求。

本文将介绍地铁车辆铝合金车体的铆接工艺，包括铆接工艺的原理、材料选用、工艺流程和质量控制等方面。

一、铆接工艺的原理铆接是一种常用的焊接方法，其原理是通过机械装置将铆钉推入已预先打孔的工件中，形成与其外形一致的固定端，然后把铆钉的另一端切断或锤敲成盘形，产生拉伸变形，使工件紧密连接。

铆接的原理是利用铆钉形成的固定端和盘形头部之间的挤压力，将被连接的工件牢固地连接在一起。

铆接在车体结构中的应用是为了保证车体的整体强度和密封性，以抵御车体在运营过程中受到的振动和外部环境的侵蚀。

二、材料选用铝合金是地铁车辆车体结构的常用材料，其具有重量轻、强度高、耐腐蚀等特点，非常适合用于制造车体结构。

在进行铆接工艺时，需要选择高强度、抗腐蚀的铆接材料。

通常情况下，铆接材料选用与铝合金相似的高强度铝合金，以确保铆接连接的坚固性和稳定性。

在选择铆钉时，需要考虑其直径、长度和材质等参数，以满足工件的连接需求。

三、工艺流程铆接工艺流程一般包括铆前准备、铆接操作和铆后处理三个主要步骤。

铆前准备主要包括工件清洁、打孔加工和铆钉安装等工序。

首先需要保证工件表面干净无污染，然后进行精确的打孔加工，确定好铆接位置和孔径大小。

接着将铆钉安装到预先打好的孔中，以备开始铆接操作。

铆接操作包括将铆钉放置到工件表面，使用铆接枪或压铆机进行铆接，保证铆接连接牢固。

铆接完成后，还需要进行铆后处理，主要是对延长铆接部位的寿命和提高外观质量有一定的影响。

铆后处理包括清洁、涂漆和外观检查等工序，以确保铆接连接的质量和美观。

四、质量控制在地铁车辆铝合金车体的铆接工艺中，质量控制是至关重要的环节。

Ｓ ＦＥ ５ ５ ， 于 Ａ— ％Ｍｇ 丝 ， 格 为 １２ １６ Ａ Ｒ ３６ 属 １５ 焊 规 ．、 ．
两种 。 这种焊丝 中添加了微量元素镉和钛 ， 不仅有利 于使焊缝金属 的晶粒细化 ，而且可 以有效 改善力学 的性能 ， 具有较好 的耐腐蚀性和力学性能。Ａ ３６ ５ ５ 焊 丝在母材为 ５０ ００系、００系、００系均可使用 。其 ６０ ７０ 中进 口 Ｅ ５ ５ 焊丝直径为 １ ｒ ， Ｒ ３６ ． ｍ化学成分为 ： ２ ａ
小车体 的焊后调修量 ； 必须加强过程控制 ， 通过在预 组及焊前尺寸调整过程 中对铝合金车体几何尺寸进 行预变形控制 ， 减小车体焊接变形 ， 提高焊接质量。 ２１ 车体 焊 接几 何 尺寸控 制 ． 铝合金车体焊接过程 中，由于焊缝的中心线与 结构截面的中性轴 （ 通过重心 的轴 ）不重合或不对 称， 导致了车体焊接完成后侧墙发生弯曲变形 。 这种 变形在车体 焊接 中主要表现在车体焊接后侧墙直线 度、 宽度 、 高度及对角线发生 变化 ， 不能满足技术要 求； 通过实践从焊接顺序 、 预变形控制等方面制定 了 相应 的工 艺 措施 ， 主要措 施如 下 ： （） １ 在车体焊接顺序方面 ，为尽量减小焊接不对 称引起的变形 ， 制定在焊接时 ， 焊接方向一致从一端向 另一端焊接 ； 焊接时要对称焊接 ， 一二位侧同时焊接。 （） ２ 在预变形控制方面主要是在焊接前通过专 用工艺装备及测量设备测量出车体侧墙直 线度 、 车 体宽度 、 高度及断面对 角线 ， 根据记录数据分析 ， 通 过手拉葫芦 、 工艺顶杆等工具对车体进行预制变形。 （ ）现从车体长度方 向上均匀 的选取 ５ ３ 个测量 点 ，下表为车体 ５ 个测量点尺寸在各个工艺流程中 变化情况。
３ 铝合金材料焊接易产 生的缺陷及 防止对策

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２ ０ ＭＵ铝 合金 车体 ＭＩ ０Ｅ Ｇ焊 接 工艺
制 造本部 技术工 程部 叶结和
摘要 ：车体 轻量化是铁 道车辆制造业 的发展 趋势 ， 用铝合金材 料是减轻 车体 自重 的有效措施 。本 文介绍 采 了铝合金焊接 的特 点、 车体 焊接 方 法的选择、 铝合金 ＭＩ 工艺、 Ｇ焊 铝合金材料焊接 易产 生的缺 陷及 防止对策 。
要 。密 封 性 直 接影 响 列 车 的 运 行 性 能 和 旅 客 列
２ ２ 铝 合金 焊 接 特 点 －］ ． ４
铝合金 由于其 特 殊 的材料 性能 ， 以有 其 所 自身的焊接特点 。 １ 极 易 氧化 ）
铝与 氧 亲 和力 极 大 ， 何 温 度 下 都 会 氧 化 ， 任 在母 材 表 面 生 成 氧 化 铝 （ １０ ） 膜 ， 厚 度 Ａ２ ３ 薄 其 约 为 ０ １ ２． 熔 点 高 ， 织 致 密 ， 护 着 母 ． ～０ Ｉ Ｌ ｍ， 组 保
４ ２ 坡 口形式 ．
坡 口加 工 可 使 用 机 械 加 工 、 磨 等 方 法 。 研 铝 合 金 车 体 大 部 分 是 对 接 接 头 ， 接 接 头 的坡 对
口形 式 如 表 １所 示 。 ４ ３ 焊 条 和焊 丝 ．
从 而改变 焊缝金属 的化 学成 分 ， 降低 焊接 接头
的性 能 。
６ 无 色 泽变 化 ， 焊 接操 作 带来 困难 ） 给 铝 合 金 焊 接 时 由 固态 转 变 为 液 态 时 ， 有 没 明 显 的颜 色 变 化 ， 此 在 焊 接 过 程 中 给操 作 者 因
带来 不 少 困难 。 源自焊 条 和焊 丝 原 则 上 根 据 ＪＳ ３ ３ ＩＺ ２ ２＜铝及 铝 合 金 焊条 及 焊 丝 ） 规 定 ， 考 虑 母 材 种 类 ， 的 在 板 厚及 其 他 必 要 条 件 的 基 础 上 ， 以保 证 取 得 良好 的焊 接 质量 为准 选 用 的 。