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摘 要：铝合金作为当前较为常见的金属材料，具有很多优点，如密度低、强度高、塑性好等，正是这些优点的存在，使其被广泛的应用到生活、科技等诸多方面，其中包括高速列车的制作当中，有效对铝合金车体进行焊接，可以提升高速列车的安全与稳定性。基于此，本文通过对高速列车铝合金车体焊接工艺的简单概述，进而分析了高速列车铝合金车体焊接缺陷，并提出了相应的改进策略，以提升高速列车铝合金车体的焊接质量。
关键词：高速列车;铝合金;焊接缺陷
引言：高速列车车身生产时，通常需要利用焊接的方式，将铝合金拼接到一起，使其构成一个车身整体。然而，在拼接的过程中，受到技术工艺、人员等多方面因素的影响，导致焊接当中依然存在很多缺陷，影响高速列车车身的正常性能，增加列车的运行隐患。因此，对高速列车铝合金车体焊接缺陷分析及工艺进行研究具有重要意义，为高速列车铝合金车体更好的焊接奠定良好基础。
一、高速列车铝合金车体材料焊接工艺概述
高速列车铝合金车身焊接时，主要采用的是三角补强焊接技术，该技术有以下几个要点：（1）在焊接之前，利用特定溶液，对焊接处进行清理，除掉油质与灰尘。（2）利用处理后的钢丝球，对焊道进行打磨，除掉保护膜。（3）通过多焊道的方式，焊接铝合金车身，焊接温度为60℃;焊接原理为：沿着相同的顺序，先焊接车身正面，然后焊接车身的背面，以图1所示为例，焊接顺序为：F1（正面）、F2（正面）、S1（背面）、S2（背面）。（4）不论是起始引弧，还是终止息弧，都要在车身上，并在焊完后，对其打磨，保持车身的平整。（5）对F1与S1焊接时，前后移动焊接设备;对F2、S2焊接时，圆形移动焊接设备。
二、高速列车铝合金车体焊接缺陷
（一）裂缝缺陷
高速列车铝合金车身焊接时，可能出现裂缝的缺陷，虽然该缺陷的发生率较低，但会对车体带来严重危害。若车身出现裂缝，不仅影响车体结构强度，而且还列车在运行时，频率较高，所承受重量较大，很容易使裂缝缺陷不断加剧，对整个车体造成严重损害，从而引发严重的安全事故。在车身焊接的过程中，下述原因可出现裂缝：（1）焊接时，并未针对车身得到具体情况，选择合理的焊接材料，导致焊接处出现裂纹。（2）坡口分析较大的部位，或者是卷边接头处，由于对焊接技术要求较高，因而也很容易出现裂缝。（3）焊接操作时，未按照相关要求进行焊接，使得车体内的应力大幅度增加，当其提升至一定高度后，就会出现裂缝。
（二）气孔缺陷
对铝高速列车铝合金车身进行焊接时，经常会出现很多缺陷，其中，最为常见的为气孔，受到一缺陷的影响，会减少焊缝的堆积比率，降低接头的受力面积，影响接头的各项物理性能，特别是冷弯能力影响更为显著。导致这一缺陷出现的原因有很多，主要有：（1）开展焊接工作之前，未对铝合金清理，或清理的不够彻底，导致铝合金上附着一些有机物或水分，这些物质在高温的作用下，会产生一些H2;（2）铝合金焊接时，自身也会产生少量的H2;（3）在保护性气氛内，含有少量H2;（4）焊接过程中，气流量不充足，气流稳定性较差，焊嘴存在杂质等，均会产生H2。
（三）未熔合缺陷
高速列车铝合金车体焊接时，容易出现未熔合的缺陷，即在部分区域内，焊道与车体并未有效的连接到一起，依然存在一定间隙。若出现这一缺陷，会对接头的物理性质造成严重影响，降低力学性能，严重时，甚至会干扰焊接结构的性能，降低车体的承载能力。对于这一缺陷来说，引发原因为：在铝合金方面，具有较强的导热性，能够快速将热量传递出去，加之铝合金熔点不是很高，导致在焊接时，很容易出现未熔合的现象。如果焊接场所周邊温度不是很高，则会增加该缺陷的发生率，扩大该缺陷的危害程度。目前，在高速列车铝合金焊接工艺当中，这一缺陷依然是一个难点。
（四）夹渣缺陷
除上述三个缺陷之外，高速列车铝合金车身焊接时，还会出现夹渣缺陷，一般来说，指的是在按照规定流程焊接时，在车身的表面，出现了一些氧化物，或者是铝合金自身的杂质等。若出现这一缺陷，则影响焊接处的抗腐蚀性，很容易在车体表面形成一些化学物质，或者出现一些腐蚀孔，不仅影响车体的美观性，而且还降低车体的性能。导致这一缺陷出现的原因有两个，一是焊接前，并未将氧化膜完全清理，使其遗留在车体表面，焊接时，在高温的作用下，氧化膜会随着铝合金的融化，形成熔池，当熔池凝固后，即可生成夹渣。二是开展TIG焊接工序时，保护性气氛较差，易引起钨极烧损，滞留在焊缝中，从而出现夹钨的问题。
三、高速列车铝合金车体焊接的改进
（一）裂缝缺陷的改进
为了防止裂缝缺陷的出现，应采取以下措施：（1）焊接时，对控制熔池内部成分，即选择合理的铝合金与焊接材料。据大量实验与实践验证，采用Al-Zn-Mg-Cu铝合金材料时，更容易出现裂缝缺陷，因而在焊接过程中，尽量不采用该材料，而选择Al-Zn-Mg铝合金材料。这样不仅有效对裂缝进行了预防，而且还会提升焊接质量。而在焊接材料方面，则应使用抗裂缝的焊丝。（2）焊接的过程中，若收弧不合理，则会产生弧坑裂缝。因而在实际当中，焊接人员在收弧时，应将弧坑填满。（3）在接头处，两侧铝合金的厚度不能相差太大，避免由于散热存在差异而引发裂缝。
（二）气孔缺陷的改进
为了避免气孔缺陷的出现，高速列车铝合金车体焊接时，应采取以下措施。（1）在焊接之前，应仔细对车体表面进行清理，特别坡口等细节方面，更细的要更加彻底，以保证车体表面的洁净程度，进而防止气孔的出现。（2）在焊接时，应选择良好的保护性气氛，如采用高纯度的Ar等，纯度越高，对焊接工序的保护力度越好，正常情况下，纯度应大于99.99%。在焊接的同时，还要对保护性分为进行监控，当其纯度下降到一定程度后，应及时进行更换。（3）控制焊接场所的湿度，若湿度较大，应增加除湿器，若湿度较小，需添加湿度计，用来对室内湿度进行检测，当湿度超过70%，则停止焊接。（4）焊接时，尽量连续焊接，确定较强的参数，延长熔池高温时间，加快气泡的逸出速度，防止形成孔洞。
（三）未熔合缺陷的改进
首先，设定良好的焊接温度，一般来说，最好超过15℃，必须情况下，还应对铝合金预热，以降低其冷区速度，如铝合金厚度超过7mm，应经期放置到150℃的环境中预热。其次，采用调控焊接技术，控制熔池的温度，若线能力较高，会提升变形程度，若线能量较低，则影响焊道与铝合金的熔合，因而需要采用一些线能量偏高的技术。
（四）夹渣缺陷的改进
对于夹渣缺陷来说，主要是在焊接之前，处理车体表面的氧化膜，通常来说，处理方法有两种，一是机械处理法，即利用锉刀、砂纸等工具，对坡口进行打磨，将该区域的氧化膜去除。二是化学处理法，即向车体表面涂抹相应的化学试剂，待一段时间后，利用柔软的布片将试剂擦掉。这种方法不但处理了氧化膜，而且还会去除油质。将氧化膜处理后，应尽快焊接，避免铝合金裸露在空气中再次形成氧化膜。
总结：综上所述，高速列车铝合金车体焊接时，受到诸多方面的影响，导致其中依然会出现裂缝、气孔、未熔合、夹渣等缺陷，降低车体的性能。所以，在对车体进行焊接时，应针对这些缺陷的引发原因，制定出合理的预防方案，降低这些缺陷的发生率。
参考文献：
[1]徐野，韩晓辉，叶结和，等.高速列车铝合金车体超声波冲击消除焊接残余应力方法研究[J].电焊机，2018，19（06）：52.
[2]王燕.铝合金薄壁壳体焊接件缺陷分析与控制[J].金属加工（热加工），2017，18（10）：46.
关键词：高速列车;铝合金;焊接缺陷
引言：高速列车车身生产时，通常需要利用焊接的方式，将铝合金拼接到一起，使其构成一个车身整体。然而，在拼接的过程中，受到技术工艺、人员等多方面因素的影响，导致焊接当中依然存在很多缺陷，影响高速列车车身的正常性能，增加列车的运行隐患。因此，对高速列车铝合金车体焊接缺陷分析及工艺进行研究具有重要意义，为高速列车铝合金车体更好的焊接奠定良好基础。
一、高速列车铝合金车体材料焊接工艺概述
高速列车铝合金车身焊接时，主要采用的是三角补强焊接技术，该技术有以下几个要点：（1）在焊接之前，利用特定溶液，对焊接处进行清理，除掉油质与灰尘。（2）利用处理后的钢丝球，对焊道进行打磨，除掉保护膜。（3）通过多焊道的方式，焊接铝合金车身，焊接温度为60℃;焊接原理为：沿着相同的顺序，先焊接车身正面，然后焊接车身的背面，以图1所示为例，焊接顺序为：F1（正面）、F2（正面）、S1（背面）、S2（背面）。（4）不论是起始引弧，还是终止息弧，都要在车身上，并在焊完后，对其打磨，保持车身的平整。（5）对F1与S1焊接时，前后移动焊接设备;对F2、S2焊接时，圆形移动焊接设备。
二、高速列车铝合金车体焊接缺陷
（一）裂缝缺陷
高速列车铝合金车身焊接时，可能出现裂缝的缺陷，虽然该缺陷的发生率较低，但会对车体带来严重危害。若车身出现裂缝，不仅影响车体结构强度，而且还列车在运行时，频率较高，所承受重量较大，很容易使裂缝缺陷不断加剧，对整个车体造成严重损害，从而引发严重的安全事故。在车身焊接的过程中，下述原因可出现裂缝：（1）焊接时，并未针对车身得到具体情况，选择合理的焊接材料，导致焊接处出现裂纹。（2）坡口分析较大的部位，或者是卷边接头处，由于对焊接技术要求较高，因而也很容易出现裂缝。（3）焊接操作时，未按照相关要求进行焊接，使得车体内的应力大幅度增加，当其提升至一定高度后，就会出现裂缝。
（二）气孔缺陷
对铝高速列车铝合金车身进行焊接时，经常会出现很多缺陷，其中，最为常见的为气孔，受到一缺陷的影响，会减少焊缝的堆积比率，降低接头的受力面积，影响接头的各项物理性能，特别是冷弯能力影响更为显著。导致这一缺陷出现的原因有很多，主要有：（1）开展焊接工作之前，未对铝合金清理，或清理的不够彻底，导致铝合金上附着一些有机物或水分，这些物质在高温的作用下，会产生一些H2;（2）铝合金焊接时，自身也会产生少量的H2;（3）在保护性气氛内，含有少量H2;（4）焊接过程中，气流量不充足，气流稳定性较差，焊嘴存在杂质等，均会产生H2。
（三）未熔合缺陷
高速列车铝合金车体焊接时，容易出现未熔合的缺陷，即在部分区域内，焊道与车体并未有效的连接到一起，依然存在一定间隙。若出现这一缺陷，会对接头的物理性质造成严重影响，降低力学性能，严重时，甚至会干扰焊接结构的性能，降低车体的承载能力。对于这一缺陷来说，引发原因为：在铝合金方面，具有较强的导热性，能够快速将热量传递出去，加之铝合金熔点不是很高，导致在焊接时，很容易出现未熔合的现象。如果焊接场所周邊温度不是很高，则会增加该缺陷的发生率，扩大该缺陷的危害程度。目前，在高速列车铝合金焊接工艺当中，这一缺陷依然是一个难点。
（四）夹渣缺陷
除上述三个缺陷之外，高速列车铝合金车身焊接时，还会出现夹渣缺陷，一般来说，指的是在按照规定流程焊接时，在车身的表面，出现了一些氧化物，或者是铝合金自身的杂质等。若出现这一缺陷，则影响焊接处的抗腐蚀性，很容易在车体表面形成一些化学物质，或者出现一些腐蚀孔，不仅影响车体的美观性，而且还降低车体的性能。导致这一缺陷出现的原因有两个，一是焊接前，并未将氧化膜完全清理，使其遗留在车体表面，焊接时，在高温的作用下，氧化膜会随着铝合金的融化，形成熔池，当熔池凝固后，即可生成夹渣。二是开展TIG焊接工序时，保护性气氛较差，易引起钨极烧损，滞留在焊缝中，从而出现夹钨的问题。
三、高速列车铝合金车体焊接的改进
（一）裂缝缺陷的改进
为了防止裂缝缺陷的出现，应采取以下措施：（1）焊接时，对控制熔池内部成分，即选择合理的铝合金与焊接材料。据大量实验与实践验证，采用Al-Zn-Mg-Cu铝合金材料时，更容易出现裂缝缺陷，因而在焊接过程中，尽量不采用该材料，而选择Al-Zn-Mg铝合金材料。这样不仅有效对裂缝进行了预防，而且还会提升焊接质量。而在焊接材料方面，则应使用抗裂缝的焊丝。（2）焊接的过程中，若收弧不合理，则会产生弧坑裂缝。因而在实际当中，焊接人员在收弧时，应将弧坑填满。（3）在接头处，两侧铝合金的厚度不能相差太大，避免由于散热存在差异而引发裂缝。
（二）气孔缺陷的改进
为了避免气孔缺陷的出现，高速列车铝合金车体焊接时，应采取以下措施。（1）在焊接之前，应仔细对车体表面进行清理，特别坡口等细节方面，更细的要更加彻底，以保证车体表面的洁净程度，进而防止气孔的出现。（2）在焊接时，应选择良好的保护性气氛，如采用高纯度的Ar等，纯度越高，对焊接工序的保护力度越好，正常情况下，纯度应大于99.99%。在焊接的同时，还要对保护性分为进行监控，当其纯度下降到一定程度后，应及时进行更换。（3）控制焊接场所的湿度，若湿度较大，应增加除湿器，若湿度较小，需添加湿度计，用来对室内湿度进行检测，当湿度超过70%，则停止焊接。（4）焊接时，尽量连续焊接，确定较强的参数，延长熔池高温时间，加快气泡的逸出速度，防止形成孔洞。
（三）未熔合缺陷的改进
首先，设定良好的焊接温度，一般来说，最好超过15℃，必须情况下，还应对铝合金预热，以降低其冷区速度，如铝合金厚度超过7mm，应经期放置到150℃的环境中预热。其次，采用调控焊接技术，控制熔池的温度，若线能力较高，会提升变形程度，若线能量较低，则影响焊道与铝合金的熔合，因而需要采用一些线能量偏高的技术。
（四）夹渣缺陷的改进
对于夹渣缺陷来说，主要是在焊接之前，处理车体表面的氧化膜，通常来说，处理方法有两种，一是机械处理法，即利用锉刀、砂纸等工具，对坡口进行打磨，将该区域的氧化膜去除。二是化学处理法，即向车体表面涂抹相应的化学试剂，待一段时间后，利用柔软的布片将试剂擦掉。这种方法不但处理了氧化膜，而且还会去除油质。将氧化膜处理后，应尽快焊接，避免铝合金裸露在空气中再次形成氧化膜。
总结：综上所述，高速列车铝合金车体焊接时，受到诸多方面的影响，导致其中依然会出现裂缝、气孔、未熔合、夹渣等缺陷，降低车体的性能。所以，在对车体进行焊接时，应针对这些缺陷的引发原因，制定出合理的预防方案，降低这些缺陷的发生率。
参考文献：
[1]徐野，韩晓辉，叶结和，等.高速列车铝合金车体超声波冲击消除焊接残余应力方法研究[J].电焊机，2018，19（06）：52.
[2]王燕.铝合金薄壁壳体焊接件缺陷分析与控制[J].金属加工（热加工），2017，18（10）：46.