高速列车铝合金激光焊接技术研究 邮编：014046省市：内蒙古包头市Summary：本文主要研究高速列车制造所需要的
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
及焊接方法。通过研究分析，铝合金材料质轻、密度小、耐腐蚀性能强、可延展性好、硬度高的特性相比不锈钢材料和复合形材料更加具备有高速列车所需条件；由于铝合金化学成分占比中铝元素占绝大部分，铝元素又比较活跃使铝合金
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面产生一层致密的氧化膜，在焊接过程中容易产生化学反应，影响焊接质量。因此，选用铝合金激光技术制造高速列车，使其降低燃油消耗，速度更快、更便捷、更安全为人们服务。Keys：高速列车；铝合金；激光焊一、引言近年来，随着高速列车的快速地发展，为了减轻高速列车自身的重量从而其满足轻量化需求，当前高速列车车体外壳大多数都是采用铝合金材料来进行制造对其车体进行焊接。焊接是一种以加热、高温或高压的方式方法对金属材料进行加工连接，是一种重要的材料连接
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
，是高速列车制造过程中必不少的环节。目前，从国内外铝合金焊接状况来看，铝合金，主要采用的焊接方法是氩气保护熔化焊(MIG)。但是，由于MIG焊的热输量不够,存在诸多问
题
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如：焊接缺陷和应力集中、焊接变形和残余应力较大、焊接接头软化等。所以20世纪70年代末英国著名工程师，瓦特恩(Wsteen)提出一项比传统熔焊焊接速度快、线热输入低、焊缝深宽比大、焊接变形小、焊接精度高、自动化程度高可以提高生产的效率和焊接质量的技术，这就是激光复合焊技术。国内最早的高速列车生产制造时使用的6061系列铝合金主要使用在车架枕梁、端面梁、门槛、地板等车体结构件上，随着高速列车的服役年限的增加，近年来铝合金车体零部件的失效现象经常性发生，而现有技术难以满足实际工程制造时的应用需要。因此，在研究高速列车铝合金焊接接头腐蚀疲劳开裂和应力腐蚀开裂，并对腐蚀损伤后的剩余寿命进行评估预算具有非常重要意义。二、高速列车材料的选择（一）高速列车材料的种类1.不锈钢材料不锈钢材料：不锈钢的强度范围非常高，耐空气腐蚀、氯化物大气腐蚀、蒸汽腐蚀、水以及化学性酸、碱盐、等是一种弱腐蚀介质，装饰性好。但由于不易解决车体气密性问题、密度大、成本高。且不锈钢只适用于制造180km/h以上速度级列车的车体，故不锈钢不适用本文高速列车所选材料。2.复合材料复合材料：复合材料是以纤维、颗粒、聚合物、陶瓷、金属等基体复合而成。它具有高强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、隔热、耐磨、低成本、可设计性强等特点。是一种高优异性能的新型材料。复合材料主要用于列车内部装备和装饰等非结构件。复合材料焊接困难存在不可控因素以及焊接缺陷比较多，故复合材料不适用本文高速列车所选材料。3.铝合金材料铝合金。铝合金铝合金是一种成熟的轻金属材料，属于轻金属合金材料，是工业中应用最为广泛的有色金属结构材料。铝合金密度小、质量轻且耐腐蚀、成本低等特点，在型空心型材组成的车体应该上较钢车体可为其减少一半的质量。铝合金的进一步加工材料如泡沫、铝蜂窝等在高速列车上也有应用前景。故本文高速列车选材选用铝合金。（二）铝合金的特性1.铝合金的物理性化学性铝合金物理性：(1)在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。用酸处理过的铝粉在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰；(2)易溶于稀硫酸、稀硝酸、盐酸、氢氧化钠、和氢氧化钾溶液，不溶于水，但可以和热水缓慢地反应生成氢氧化铝，相对密度2.70,弹性模量70Gpa，泊松比0.33。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。做日用皿器的铝通常叫“钢精”或者“钢种”。Al在(室温)25℃的热膨胀系数0.0000236mm/℃或23.6pm*k-1。铝合金的化学性：(1)与非金属反应，例如氧气、酸反应；在常温下浓硫酸可以使铝钝化盐酸和硫酸可跟铝发生置换反应，生成盐并放出氢气；(2)与碱反应；与某些金属氧化物反应(铝热反应)。铝是活泼金属，在干燥空气中，铝的表面会形成一层致密氧化膜，使铝不会进一步氧化；(3)但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；铝是两性的，极易溶于强碱，也能溶于稀酸、难溶于水，但可以和热水缓慢反应生成氢氧化铝。2.铝合金的焊接性铝合金焊接性：(1)铝及其合金化学活泼性很强，表面易形成氧化膜，且多具有难熔性质(如Al2O3的熔点约为2050℃，MgO的熔点约为250℃)，加上铝和及其合金导热性强，焊接时容易造成不熔合现象。 (2)由于氧化膜密度同铝的密度极其接近，所以也容易成为焊缝金属的夹杂物，使氧化膜(特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜)可以吸收较多的水分而常常成为形成焊缝气孔的重要原因之一。此外，铝及其合金的线性膨胀系数大(约为钢的2倍)，导热性又强(比钢约大一倍多)，焊接时容易产生翘曲变形。（三）铝合金材料的优缺点铝合金的优点：(1)优点有质轻且柔软。铝的密度为2171g/cm3,约为钢密度的三分之一；杨氏模量也约为钢的三分之一；(2)强度好。纯铝的抗拉强度约为80MN/m2，是低碳钢的五分之一。但经过热处理强化及合金化强化,能达到低碳钢相应的强度值。耐腐蚀性好，铝合金的特性之一是接触空气时表面会形成一层致密的氧化膜，这层膜能防止腐蚀，所以耐腐蚀性能好。若再对其实施氧化铝膜处理法，就可以全面防止腐蚀；铝合金的缺点：(1)金属疲劳性差金属疲劳原理是金属在一定振幅下能承受多少次的震动。超过这个次数就超过了金属的疲劳极限，就会发生变行。如果振幅很大，就直接产生变形了；如果振幅很小，次数就可打到无限次；(2)弹性模量低合金不同弹性模量也不同，而且随温度变化弹性模量也有变化，温度越高弹性模量越小；室温下铝合金弹性模量大约为72000MPa。45号钢材弹性模量为20°时209000MPa，100°时207000MPa。铝的熔点较低铝合金的熔点约为650°，45号钢材的熔点1350°。三、结论从高速列车的选材上，铝合金质量轻、密度小、强度高、耐腐蚀能力强的特点，相对于不锈钢材料和复合形材料在高速列车上提高动能、降低燃料消耗成本以及焊接制造过程中易于操作，可减少加工生产时间、提高生产效率等方面有着显著优势。Reference[1]韩晓辉,高速列车铝合金长大薄壁车身激光-电弧复合焊接技术及应用.山东省,中车青岛四方机车车辆股份有限公司,2021-06-09.[2]韩晓辉,李帅贞,毛镇东,温鹏,栗忠秀,吴世凯.高速列车用6106-T6铝合金型材激光-电弧复合焊接工艺及接头性能[J].中国激光,2020,46(12):86-94.[3]雷振,常云峰,徐富家,徐良,王旭友.高速列车6N01铝合金型材激光-MIG复合填丝焊接技术[J].焊接,2020,(05):18-22+65-66.[4]赵耀邦,张小龙,李中权,朱晓星.铝合金激光焊接技术研究进展[J].电焊机,2019,47(02):8-12.[5]王元良,陈辉.高速列车铝合金焊接的发展趋势[J].电焊机,2019,40(10):9-16. -全文完-
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