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摘要：为了使人们出行更便利，实现轨道车辆的高速运行，有必要在车体的设计制造中采用铝合金材料.铝合金车体的最大优点是工艺性好、重量轻、耐腐蚀、减少运行成本和维护成本。本文主要针对铝合金焊接特点及焊接变形量等方面介绍了铝合金车顶焊接后变形的控制、矫正，并且通过火焰调修和机械矫正相结合的办法进行解决，使车顶内部高度尺寸达到标准。
关键词：铝合金；焊接；变形；火焰调修
引言
铝合金车体项目在实际生产中，由于铝合金本身焊接应力大的特点，加上车顶结构有闭式空型材机构及开式板梁型结构，使得焊后几何尺寸发生变化，造成车顶两端挠度上翘，内部高度低难以达到标准尺寸.所以，在实际生产中，这些问题的解决成为了生产的关键。
一、铝合金结构焊接特点
1.1 铝合金分类
a.可热处理合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度。
b.不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火+自然或人工时效处理生成的细小弥散强化）获得。
1.2 铝合金的物理、化学性能
通过表格可以看出，铝合金的线膨胀系数最大，是钢的 1 倍，比热大，是钢的 2 倍，密度小，晶型是面心立方，没有同素异构的转变，塑性好，无低温脆性转变，但强度比较低。铝的导热系数很大，在相同的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强钢的 4-7。
1.3 铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。所以，铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形个应力较大，因此，需要采取预防焊接变形的措施。铝及铝合金的材料特点及焊接特点决定需要采用比较大的热输入量的焊接规范进行焊接，从而导致铝合金结构焊接后变形量大，线性尺寸不易保证，焊后需要进行调修才能满足结构要求。
二、铝合金结构焊后火焰调修技术
火焰调修是利用金属具有热胀冷缩性质，对焊后变形构建进行反变形的一种方法。影响火焰调修效果的因素主要是火焰热量和火焰加热位置。一般来说，热量越大，矫正能力越强，但热量过大会造成结构性能的下降，对于铝合金来说，火焰调修温度控制在 175 攝氏度左右，这个温度对焊接结构的硬度跟强度都不会产生太大影响。温度超过 200 摄氏度，焊接结构的硬度明显降低，拉伸断裂处随加热温度的升高方向移动。
火焰调修是目前铝合金机构焊接焊后调修中应用广泛的一种调修方式。是基于德国铝合金焊接调修成熟的工艺技术上，结合实际工艺特点指点的一套铝合金焊接后的火焰调修技术工艺参数。调修过程
中的温度控制十分重要，我厂通常采用氧-乙炔焰进行调修。烤枪火
焰与工件角度一般在 75 度到 80 度之间，调修温度一般控制在150 摄氏度到 180 摄氏度之间，但对于变形量比较大的结构，温度会适当提高，对于操作者的经验，技术要求很高，烤枪走向及火焰高度也十分重要。
三、铝合金车顶调修具体操作
3.1 铝合金地铁A型车车顶易出现状况：由于车顶全长 21M，正装焊接小件较多，焊后应力集中导致车顶一二位端出现翘头现象，并且极难矫正，常用方法效果甚微，若火焰调修温度过大还会影响整块车顶强度。
车顶合成工装改变.使合成组对顺序改变，先组对顶板，车内无顶板支撑，焊后导致车顶内高低，由于车顶板为搅拌摩擦焊的焊接形式，焊缝特殊按正常火焰调修内高无明显效果；
3.2 制作制作车顶正装反变形下拉保护垫板车顶正装小件焊接前需要车顶两端各下拉 60mm 预制反变形挠度，
由于正装工装较低下拉力较大，预制挠度要使用手拉葫芦，手拉葫芦为钢链拉动形式钢链分布在整个车顶上，拉动时钢链移动易划伤车顶园顶板和车顶边梁挡水板。根据圆顶板结构和受力情况制作保护垫板，防止车顶下拉时手拉葫芦钢链对车顶板产生划伤
3.3 调修方案：由于车顶变形问题比较特殊，所以采用两种调修方法为一体。
具体操作步骤如下：
1.焊接正装小件时由于焊接应力较大，会使车顶一二位端出现翘头。用手拉葫芦将车顶两端各下拉 60mm 预制反变形挠度.待正装完成所有焊接后，调修时将手拉葫芦松开。
2.火焰调修时火焰采用蓝细火焰，乙炔放出量减小氧气放出量加大，火焰呈现蓝细状态，由于火焰细温度集中扩散能力小，调修时避免了焊缝两侧车顶板鼓包现象。
3.降低运行速度，在火焰加热焊缝时降低火焰运行速度，由于搅拌摩擦焊焊缝为立筋式结构焊缝厚度大，降低运行速度使加热温度完全渗透，上下温度均匀保持在 150-180℃。
4.车内加辅助支撑，调修前在车顶中央部位加支撑杆，预制向上的挠度，顶板加热后在支撑力的作用下内高提升幅度加大，冷却后在支撑力作用下回弹较小，从而保证了车顶内高公差在（552+3）（552-3）
5.采用线型加热法，对焊缝边缘棱线位置加热，温度控制在 150 摄氏度以下，调修方向为，由变形处向一位端烤修：①先加热中间板焊缝处；②再加热两侧型材棱边处；③最后加热型材外棱线处。
6.待车顶自然冷却后，与样板进行比对，经确定尺寸后，依次进行逐次调修，可视实际情况决定调修次数，通常需要 3 次反复火焰烤修操作。
四、结束语
经过上述的调修方式，最终满足工艺要求和尺寸公差。使用了新的调修方法解决了铝合金车顶板为搅拌摩擦焊的焊接形式调修困难，内高难以达到要求，同时大大提高了产品的质量.同时也为后续生产同类型车打下良好的基础。
参考文献
[1]王炎金.铝合金焊后火焰调修技术.机械工艺出版社
[2]奚国华.铝合金车体焊接工艺.机械工艺出版社
（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）
关键词：铝合金；焊接；变形；火焰调修
引言
铝合金车体项目在实际生产中，由于铝合金本身焊接应力大的特点，加上车顶结构有闭式空型材机构及开式板梁型结构，使得焊后几何尺寸发生变化，造成车顶两端挠度上翘，内部高度低难以达到标准尺寸.所以，在实际生产中，这些问题的解决成为了生产的关键。
一、铝合金结构焊接特点
1.1 铝合金分类
a.可热处理合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度。
b.不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火+自然或人工时效处理生成的细小弥散强化）获得。
1.2 铝合金的物理、化学性能
通过表格可以看出，铝合金的线膨胀系数最大，是钢的 1 倍，比热大，是钢的 2 倍，密度小，晶型是面心立方，没有同素异构的转变，塑性好，无低温脆性转变，但强度比较低。铝的导热系数很大，在相同的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度是高强钢的 4-7。
1.3 铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。所以，铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形个应力较大，因此，需要采取预防焊接变形的措施。铝及铝合金的材料特点及焊接特点决定需要采用比较大的热输入量的焊接规范进行焊接，从而导致铝合金结构焊接后变形量大，线性尺寸不易保证，焊后需要进行调修才能满足结构要求。
二、铝合金结构焊后火焰调修技术
火焰调修是利用金属具有热胀冷缩性质，对焊后变形构建进行反变形的一种方法。影响火焰调修效果的因素主要是火焰热量和火焰加热位置。一般来说，热量越大，矫正能力越强，但热量过大会造成结构性能的下降，对于铝合金来说，火焰调修温度控制在 175 攝氏度左右，这个温度对焊接结构的硬度跟强度都不会产生太大影响。温度超过 200 摄氏度，焊接结构的硬度明显降低，拉伸断裂处随加热温度的升高方向移动。
火焰调修是目前铝合金机构焊接焊后调修中应用广泛的一种调修方式。是基于德国铝合金焊接调修成熟的工艺技术上，结合实际工艺特点指点的一套铝合金焊接后的火焰调修技术工艺参数。调修过程
中的温度控制十分重要，我厂通常采用氧-乙炔焰进行调修。烤枪火
焰与工件角度一般在 75 度到 80 度之间，调修温度一般控制在150 摄氏度到 180 摄氏度之间，但对于变形量比较大的结构，温度会适当提高，对于操作者的经验，技术要求很高，烤枪走向及火焰高度也十分重要。
三、铝合金车顶调修具体操作
3.1 铝合金地铁A型车车顶易出现状况：由于车顶全长 21M，正装焊接小件较多，焊后应力集中导致车顶一二位端出现翘头现象，并且极难矫正，常用方法效果甚微，若火焰调修温度过大还会影响整块车顶强度。
车顶合成工装改变.使合成组对顺序改变，先组对顶板，车内无顶板支撑，焊后导致车顶内高低，由于车顶板为搅拌摩擦焊的焊接形式，焊缝特殊按正常火焰调修内高无明显效果；
3.2 制作制作车顶正装反变形下拉保护垫板车顶正装小件焊接前需要车顶两端各下拉 60mm 预制反变形挠度，
由于正装工装较低下拉力较大，预制挠度要使用手拉葫芦，手拉葫芦为钢链拉动形式钢链分布在整个车顶上，拉动时钢链移动易划伤车顶园顶板和车顶边梁挡水板。根据圆顶板结构和受力情况制作保护垫板，防止车顶下拉时手拉葫芦钢链对车顶板产生划伤
3.3 调修方案：由于车顶变形问题比较特殊，所以采用两种调修方法为一体。
具体操作步骤如下：
1.焊接正装小件时由于焊接应力较大，会使车顶一二位端出现翘头。用手拉葫芦将车顶两端各下拉 60mm 预制反变形挠度.待正装完成所有焊接后，调修时将手拉葫芦松开。
2.火焰调修时火焰采用蓝细火焰，乙炔放出量减小氧气放出量加大，火焰呈现蓝细状态，由于火焰细温度集中扩散能力小，调修时避免了焊缝两侧车顶板鼓包现象。
3.降低运行速度，在火焰加热焊缝时降低火焰运行速度，由于搅拌摩擦焊焊缝为立筋式结构焊缝厚度大，降低运行速度使加热温度完全渗透，上下温度均匀保持在 150-180℃。
4.车内加辅助支撑，调修前在车顶中央部位加支撑杆，预制向上的挠度，顶板加热后在支撑力的作用下内高提升幅度加大，冷却后在支撑力作用下回弹较小，从而保证了车顶内高公差在（552+3）（552-3）
5.采用线型加热法，对焊缝边缘棱线位置加热，温度控制在 150 摄氏度以下，调修方向为，由变形处向一位端烤修：①先加热中间板焊缝处；②再加热两侧型材棱边处；③最后加热型材外棱线处。
6.待车顶自然冷却后，与样板进行比对，经确定尺寸后，依次进行逐次调修，可视实际情况决定调修次数，通常需要 3 次反复火焰烤修操作。
四、结束语
经过上述的调修方式，最终满足工艺要求和尺寸公差。使用了新的调修方法解决了铝合金车顶板为搅拌摩擦焊的焊接形式调修困难，内高难以达到要求，同时大大提高了产品的质量.同时也为后续生产同类型车打下良好的基础。
参考文献
[1]王炎金.铝合金焊后火焰调修技术.机械工艺出版社
[2]奚国华.铝合金车体焊接工艺.机械工艺出版社
（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）