论文部分内容阅读
[摘 要]本文以大连3号线增购铝合金快轨车辆为依托，进行了铝合金车体不同部位焊接试验，并根据设计结构及各部件组焊工艺试验，制定了铝合金车体各部分组焊工艺，为铝合金车体的制造提供了技术工艺支持。
[关键词]铝合金 组焊 工艺 研究
中图分类号：TS912+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0018-01
1 前言
大连3号线增购快轨车辆采用铝合金车体，整体焊接结构。为了确保车体制造质量可靠，在工艺上，首先进行了不同板厚、材质及不同形式的铝合金焊接工艺评定，制定了车体各部分焊接工艺规程。其次针对车体各部件不同组焊结构进行了试制试验，制定了各部件组焊反变形方案。实践证明，组对焊接工艺能很好地减少尺寸上产生的误差及其产生的变形及焊接缺陷。
2 铝合金车体所使用的材料
2.1 材质及应用部位
大连3号线增购车辆铝合金车体采用的铝合金原材料有5083-H111、6082-T6、6005A-T6、7020-T6等这些材料应用部位见表1 。
2.2 材料性能及特点
5083-H111铝合金为铝镁合金，非热处理加工硬化铝合金，有优良的耐腐蚀性，可焊性良好，中等强度。6082-T6铝合金为Al-Mg-Si合金，是能够热处理可强化的铝合金，具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性，焊后接头软化程度较高。6005A-T6铝合金具有良好的挤压成形性，多用于型材结构。7020铝合金属于中高强Al-Zn-Mg合金，具有较高的强度，良好的焊接性能和工艺性能，强度大于6082，但其成型能力也相应变差。这些材料的化学成分见表2[1][2] .
3 铝合金车体焊接工艺试验及工艺规程
3.1 工艺评定项目及所进行试验
根据大连3号线增购铝合金车体结构特点，进行了工艺评定试验，试验项目。
对于完全熔透的对接试件进行了如下试验：表面检测、X射线、渗透试验、横向拉伸（2个试件）、横向弯曲（2个试件）、宏观金相。角接试件试验项目有：表面检测、渗透试验、宏观金相。
3.2 铝合金焊接检验标准
铝合金焊接和检验均执国际权威机构发布的最新版本的標准。轨道车辆及其部件的焊接执行EN15085；金属材料熔化焊完整质量要求执行ISO3834-2；质量缺陷检验执行ISO10042；电焊工考试执行ISO 9606-2，焊机合格性测试执行EN287-4等项标准[3]。
4 铝合金车体组焊工艺
4.1 顶棚组焊工艺
顶棚主要由左右侧顶边梁组成和中顶板组成、空调机平台、受电弓平台构成。顶棚组对首先通过正装组焊，然后反装焊接，最后再焊反面和正面小件。首先在正装组焊胎上将左右侧顶边梁的宽度方向定位尺寸放量（+2，+4），以抵消焊后收缩量。其次是装配空调机平台时要保证使空调机中心线与侧顶边梁预留空调机中心线重合，空调机纵向中心线与胎位纵向中心线重合。
4.2 分块侧墙组焊工艺
分块侧墙由墙板和门立柱组成。墙板由5块形成拼接而成，采用先正面焊接，然后再反面焊接的顺序。为了保证各种单片侧墙的尺寸和门立柱不倾斜，设计了滑道组合式工装。根据不同分块侧墙的尺寸，调整滑道上的定位块位置，然后将墙板和立柱镶嵌入，夹紧后即可施焊。
4.3 底架组焊工艺
底架是车体的关键部件（如图3），包含铝地板、底架边梁、位牵引梁、Ⅱ位牵引梁、端梁、枕梁、吸能结构。将位枕梁落在底架正装组焊胎上，保证其不会移动位置。后用吊车将位牵引梁落在底架正装组焊胎上，保证位牵引梁纵向中心与枕梁中心对齐，高度调整杆进行调整，使位牵引梁上平面与枕梁上平面在同一水平面上，并调整车钩座外平面到枕梁中心尺寸（+2，+4）；同样的方法组对II位端枕梁和牵引梁。利用底架正装组焊胎上中心拉线装置拉纵向中心线；保证牵引梁、枕梁的中心与胎位的中心线一致。
4.4 车体组焊工艺
铝合金车体包含端墙，侧墙、底架、顶棚及司机室头（如图4），在进行车体合成组焊时，首先将底架吊运至总组成组焊夹具上方，保证中心销孔与胎位中心销对正，预制挠度18mm。然后进行侧墙吊装，保证车体宽度按（+2，+3）mm组对，控制对角线只差≤1mm。吊装顶棚使车顶一、二位断面与侧墙立柱外平面平齐，偏差≤1mm。同时使用车体辅助工装拉杆、顶杆对车体内高进行调整，按（+3，+5）组对，后使用总组成组焊夹具中侧墙夹具调整车体断面对角线，是对角线之差≤1mm。将端墙吊运至总组成胎位，保证端墙板内面与侧墙立柱外平面贴严，并从车顶横向中心拉线坠，使二位端墙横向中心与线坠对齐，偏差≤0.5mm，调整门口高度，按照（0，+2）mm组对，后开始点固焊接。
5 结论
1.通过铝合金焊接工艺评定保证了铝合金车体焊接质量。
2.铝合金车体顶棚、底架、侧墙的组焊工艺的确定合理。
3.车体合成工艺达到了设计要求。
参考文献
[1] 周万盛 姚君山.铝及铝合金的焊接.机械工业出版社，2007.2
[2] 林刚，林慧国.铝合金应用手册.机械工业出版社，2006
[3] 何实.国际焊接标准参考译文集.全国焊接标准化技术委员会秘书处，2012.
[关键词]铝合金 组焊 工艺 研究
中图分类号：TS912+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0018-01
1 前言
大连3号线增购快轨车辆采用铝合金车体，整体焊接结构。为了确保车体制造质量可靠，在工艺上，首先进行了不同板厚、材质及不同形式的铝合金焊接工艺评定，制定了车体各部分焊接工艺规程。其次针对车体各部件不同组焊结构进行了试制试验，制定了各部件组焊反变形方案。实践证明，组对焊接工艺能很好地减少尺寸上产生的误差及其产生的变形及焊接缺陷。
2 铝合金车体所使用的材料
2.1 材质及应用部位
大连3号线增购车辆铝合金车体采用的铝合金原材料有5083-H111、6082-T6、6005A-T6、7020-T6等这些材料应用部位见表1 。
2.2 材料性能及特点
5083-H111铝合金为铝镁合金，非热处理加工硬化铝合金，有优良的耐腐蚀性，可焊性良好，中等强度。6082-T6铝合金为Al-Mg-Si合金，是能够热处理可强化的铝合金，具有中等强度和良好的焊接性能、耐腐蚀性，焊后接头软化程度较高。6005A-T6铝合金具有良好的挤压成形性，多用于型材结构。7020铝合金属于中高强Al-Zn-Mg合金，具有较高的强度，良好的焊接性能和工艺性能，强度大于6082，但其成型能力也相应变差。这些材料的化学成分见表2[1][2] .
3 铝合金车体焊接工艺试验及工艺规程
3.1 工艺评定项目及所进行试验
根据大连3号线增购铝合金车体结构特点，进行了工艺评定试验，试验项目。
对于完全熔透的对接试件进行了如下试验：表面检测、X射线、渗透试验、横向拉伸（2个试件）、横向弯曲（2个试件）、宏观金相。角接试件试验项目有：表面检测、渗透试验、宏观金相。
3.2 铝合金焊接检验标准
铝合金焊接和检验均执国际权威机构发布的最新版本的標准。轨道车辆及其部件的焊接执行EN15085；金属材料熔化焊完整质量要求执行ISO3834-2；质量缺陷检验执行ISO10042；电焊工考试执行ISO 9606-2，焊机合格性测试执行EN287-4等项标准[3]。
4 铝合金车体组焊工艺
4.1 顶棚组焊工艺
顶棚主要由左右侧顶边梁组成和中顶板组成、空调机平台、受电弓平台构成。顶棚组对首先通过正装组焊，然后反装焊接，最后再焊反面和正面小件。首先在正装组焊胎上将左右侧顶边梁的宽度方向定位尺寸放量（+2，+4），以抵消焊后收缩量。其次是装配空调机平台时要保证使空调机中心线与侧顶边梁预留空调机中心线重合，空调机纵向中心线与胎位纵向中心线重合。
4.2 分块侧墙组焊工艺
分块侧墙由墙板和门立柱组成。墙板由5块形成拼接而成，采用先正面焊接，然后再反面焊接的顺序。为了保证各种单片侧墙的尺寸和门立柱不倾斜，设计了滑道组合式工装。根据不同分块侧墙的尺寸，调整滑道上的定位块位置，然后将墙板和立柱镶嵌入，夹紧后即可施焊。
4.3 底架组焊工艺
底架是车体的关键部件（如图3），包含铝地板、底架边梁、位牵引梁、Ⅱ位牵引梁、端梁、枕梁、吸能结构。将位枕梁落在底架正装组焊胎上，保证其不会移动位置。后用吊车将位牵引梁落在底架正装组焊胎上，保证位牵引梁纵向中心与枕梁中心对齐，高度调整杆进行调整，使位牵引梁上平面与枕梁上平面在同一水平面上，并调整车钩座外平面到枕梁中心尺寸（+2，+4）；同样的方法组对II位端枕梁和牵引梁。利用底架正装组焊胎上中心拉线装置拉纵向中心线；保证牵引梁、枕梁的中心与胎位的中心线一致。
4.4 车体组焊工艺
铝合金车体包含端墙，侧墙、底架、顶棚及司机室头（如图4），在进行车体合成组焊时，首先将底架吊运至总组成组焊夹具上方，保证中心销孔与胎位中心销对正，预制挠度18mm。然后进行侧墙吊装，保证车体宽度按（+2，+3）mm组对，控制对角线只差≤1mm。吊装顶棚使车顶一、二位断面与侧墙立柱外平面平齐，偏差≤1mm。同时使用车体辅助工装拉杆、顶杆对车体内高进行调整，按（+3，+5）组对，后使用总组成组焊夹具中侧墙夹具调整车体断面对角线，是对角线之差≤1mm。将端墙吊运至总组成胎位，保证端墙板内面与侧墙立柱外平面贴严，并从车顶横向中心拉线坠，使二位端墙横向中心与线坠对齐，偏差≤0.5mm，调整门口高度，按照（0，+2）mm组对，后开始点固焊接。
5 结论
1.通过铝合金焊接工艺评定保证了铝合金车体焊接质量。
2.铝合金车体顶棚、底架、侧墙的组焊工艺的确定合理。
3.车体合成工艺达到了设计要求。
参考文献
[1] 周万盛 姚君山.铝及铝合金的焊接.机械工业出版社，2007.2
[2] 林刚，林慧国.铝合金应用手册.机械工业出版社，2006
[3] 何实.国际焊接标准参考译文集.全国焊接标准化技术委员会秘书处，2012.