[发明专利]一种高速列车用铝合金厚板的MIG焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域。更具体地，本发明涉及一种高速列车用铝合金厚板的MIG焊接方法。

背景技术

随着近年来高速铁路行业的快速发展，轨道车辆用铝合金的焊接成为新的研究热点。铝合金作为高速动车组制造的关键材料，铝合金焊接品质是决定高速列车长期安全运行的基础，对于提高高速列车的运行寿命具有重要意义。作为高速列车车体制造的关键工艺，铝合金的焊接有着非常重要的地位。如何提高铝合金的焊接品质成为铝合金车体制造中的关键。铝合金薄壁焊接结构重量轻、耐腐蚀、加工性能优异、易于连接而在高速列车车体大量应用。由于铝合金的热膨胀系数大、弹性模量小，焊接变形问题相当突出，严重影响结构的制造精度和使用性能。铝合金车体用薄板自身拘束度小，再加上铝合金热膨胀系数较大，传统的热输入量较大的焊接方法容易出现熔池下塌或烧穿，容易产生难以矫正的波浪变形。现阶段，我国高速列车生产厂家大量引进国外先进焊接设备，但对大型铝合金车体薄板的MIG焊接的理论研究较少，缺乏指导生产的相关方面理论，导致焊接产品质量稳定性差。

现有技术中关于铝合金的焊接特性表明其焊接难点在于：（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。（3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。（4）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。

现有技术一般是使用常规方法来焊接高速列车用铝合金厚板。实践表明，使用常规方法进行MIG焊接，其质量很难保证。主要表现在：一是易产生裂纹。裂纹形式有纵向裂纹、横向裂纹（往往扩展到基体金属），还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将使结构强度降低，甚至引起整个结构的突然破坏，因此是完全不允许的。二是焊接气孔较多。按其种类，铝焊缝中的气孔主要有表面气孔、弥散气孔、局部密集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等。气孔不但会降低焊缝的致密性，减小接头的承载面积，而且使接头的强度、塑性降低，特别是冷弯角和冲击韧性降低更多，必须加以防止。三是易出现未熔合现象。未熔合即是熔焊时，焊道与母材间或焊道与焊道之间，未完全熔化结合的部分。由于这些缺陷的存在，影响了高速列车铝合金车体的总体质量，对高速列车行车安全构成了隐患，必须全力予以克服。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术所存在的不足，提供一种高速列车用铝合金厚板的MIG焊接方法，其不仅可以大幅降低铝合金厚板焊接接头气孔焊接热裂纹数量，而且焊缝成形良好、焊接变形量小、焊接接头强度高，从而有效提升高速列车用铝合金厚板的MIG焊接品质，保证焊接质量稳定性。

本发明实现上述发明目的所采取的技术方案是：一种高速列车用铝合金厚板的MIG焊接方法，其特征在于选用ER5356焊丝和99.9%的氩气保护气体进行多道焊焊接，包括以下步骤：1) 焊前对工件进行预热，预热温度为70-90℃；2)待焊工件表面处理：采用有机溶剂除去待焊工件表面的油污、灰尘，再用机械方法清洗去除待焊工件表面氧化膜； 3）MIG焊接时将焊接线能量控制在7.0-9.0KJ/cm之间，环境湿度控制在≤70%，层间温度控制在70-90℃；4）焊缝缺陷检查：每焊接一道即对焊缝进行检查，对检查出的焊接气孔用钢丝刷或风铲去除后再进行下一道焊接。

进一步的，所述步骤1)中有机溶剂为汽油或丙酮或三氯乙烯或四氯化碳。

进一步的，所述步骤1)中清洗去除待焊工件表面氧化膜的工序采用不锈钢丝或铜丝轮、刷将待焊工件的坡口及其两侧氧化膜清除。