轨道车辆用焊接材料使用概况

轨道车辆用焊接材料使用概况

邵光涛 郭安飞 吕光顺

中 车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：我国现已成为世界焊接材料使用量最高的国家。努力提高焊接材料的高新技术含量和环保理念，对中国焊接材料的制造和使用提出了更高的要求。“绿色”一词对我们来说并不陌生，它已经提倡我们的生活方式朝着更环保、更安全的方向发展。那么，焊接材料行业也要跟上“绿色”的步伐发展。本文基于轨道车辆用焊接材料使用概况展开论述。

关键词：轨道车辆；焊接材料；使用概况

引言

目前，在铁路车辆的生产及实际运行过程中，为了更理想的应用，需要对车辆进行合理的焊接，随着焊接技术的应用，实现有效的焊接技术，因此掌握铁路车辆的焊接技术是非常必要的。目前，在铁路车辆焊接过程中，相关技术人员要明确铁路车辆焊接工艺现状，充分掌握铁路车辆焊接技术开发中出现的各种新技术，实现更好的应用，确保铁路车辆焊接取得更理想的效果，实现车辆焊接的更好发展。

1轨道车辆焊接技术现状

目前，铝合金材料在高速汽车车身材料焊接中广泛使用的原因是铝合金材料密度较低，机械强度高，容易腐蚀，但不易磁化，在低温环境中也不发生脆性。在铁道车辆的主体框架中使用铝合金材料，可以大幅减少车身重量，减少50%以上，但需要注意的是，铝合金的熔点低，热膨胀系数和热传导率相对大，因此在实际焊接中可能会出现熔合不良、裂纹和气孔等缺陷。目前铝合金焊接中可用的方法较多，实际焊接中比较容易出现的问题主要是裂纹、气孔及焊接变形等。气孔的形成原因主要是氢，焊接时吸附在岩材表面的相关水膜的电弧作用下分解成气体，这些气体未及时排除，形成气泡。铝合金受热后膨胀系数是普通钢的两倍，焊接时不能保持足够的间隙，会发生焊接变形情况，在实际焊接过程中必须加强注意。

2国内外焊接材料的使用比较

选择电线品牌时，我们还进行了很多测试，因为铝合金电线制造商几乎没有“CE”标志，所以一般选择完全进口电线。最初，我们直接选择了西门子推荐的MIG焊接品牌电线，根据客户规定，我们还使用了符合标准要求的客户提供的sad电线。后来，由于公司的购买要求，推荐使用ESAB电线。使用ESAB电线之前，已比较ESAB电线和MIG焊接电线，以确定ESAB电线是否符合要求。测试表明，ESAB线材的抗拉强度等指标完全符合要求，工人对这些线材焊接与MIG熔接线材没有太大区别。不锈钢线材我们使用了反映熔接联珠差异、熔接颜色为黑色的国内线材。通过使用Sandvik导线(导线)进行比较测试，焊接波纹紧密、均匀，焊接表面的颜色正常亮化，以后还使用了很多ESAB导线(导线)。

3轨道车辆制造先进焊接技术的特点

目前铁路运输车辆制造焊接技术主要有熔化、气体保护焊、低成本、惰性气体保护焊、电阻焊(缝纫焊)等机械化程度的不同，手动焊、半自动焊、自动焊等各有其优缺点。(1)熔化极气体保护焊接技术(MIG/mag) MIG/mag焊接是一种焊接，通过接触毛坯来产生电弧，加热导线和母料，熔化熔液和熔胶，冷却后形成焊接，MIG/mag焊接焊接电弧稳定，焊接均匀，美丽(2)低成本惰性气体保护焊技术(TIG焊)TIG焊是在惰性气体的保护下，利用钨极和焊接零件之间的电弧热熔主和填充导线的焊接方法。Tig焊接特性:焊接质量高；适合薄板焊接的小焊缝变形和应力；机械化，自动化焊接很容易实现。焊接范围几乎可以焊接所有金属材料，特别适合焊接化学活性强的金属及其合金材料。

4焊接工艺

焊接工艺参数(如焊接电流、电弧电压、焊接速率)均能影响焊接过程中氮的吸收和逸出。主要体现在以下几个方面：电弧空间的温度、熔池的体积和焊缝的表面积及电弧对熔池的搅拌作用。对GTAW焊接电流和焊接速率对焊缝N含量的影响研究表明，焊缝的N含量随着焊接电流的增加而降低，随着焊接速率的增加而提高，并认为焊接参数对焊缝中N含量的影响是由于焊缝表面积或体积变化所引起。熔池凝固时间的越长，析出的N就越多，而表面积越大，损失的N就越多。针对焊接电弧长度(电弧电压)对焊缝N含量的影响研究表明，在一定范围内，电弧长度的增加增大了焊接熔池的体积，使焊缝N含量降低。因此，在熔焊时，为了降低氮的逸出，应该严格控制焊接线能量。

5镁合金/钢焊接结合模式

添加合金元素是进行异质金属材料焊接接头界面层设计与调控的常用手段。目前关于镁合金/钢焊接界面设计主要是基于二元合金相图，选取与Mg和Fe分别具有良好固溶度和金属化合物形成能力的合金元素，并以填充焊丝(富Al)或者添加过渡层(Zn、Cu、Ni、Al、Sn等镀层或者箔层)的方式加入，在焊接热源作用下，利用添加的合金元素与Fe和Mg的扩散或反应形成界面层，实现镁合金与钢的冶金连接。由于Fe的熔点大幅高于Mg的沸点，在焊接过程中若钢发生熔化，镁则爆破蒸发而发生剧烈烧损和飞溅，难以获得成形良好的焊接接头。因此，当前镁合金/钢焊接以搭接焊方式为主，焊接过程中确保钢侧母材几乎不熔化，利用镁合金在钢表面的润湿铺展，并借助所添加合金化元素的桥梁作用，形成有效焊接接头。采用的常用焊接方法主要包括搅拌摩擦(点)焊和扩散焊、电阻点焊、超声点焊[9-10]、熔-钎焊(激光、电弧)等。现有研究表明，镁合金/钢焊接接头可分为三类结合模式。

6新材料与技术

在新时代发展下，新型材料已经成为了发展中的重点，从原有的黑色金属转入到了有色金属中等，所以在发展中想要高效连接新型材料，势必要做好焊接技术研究工作，以此来促进航标焊接技术的发展。在现阶段发展中新型材料涉及到了耐热合金、钛合金等，所以在连接方面也发生了较大的变化。尤其是在异种材料方面，如果依然使用传统焊接技术，难以满足焊接要求。所以在发展中就要发挥出固态连接优势，结合航标制造的发展特点，确保心胸焊接技术能够快速投入到时用中，从而提高焊接质量与性能，满足使用要求。目前逆变焊产品的技术竞争已经从原有的电源技术转入到焊接工艺性能方面。所以在发展中要结合具体情况，合理使用节能环保技术，以此来满足焊接需求。

结束语

随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高，轨道车辆市场需求大幅度增加，对车辆的安全性、可靠性、舒适性、美观性等各个方面提出了更高的个人需求。铁路车辆是新时期高新技术的综合设备，学科多，专业广，极大地反映了铁路运输系统的高水平技术综合。

参考文献

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