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摘要：21世纪的今天，是经济、科技迅猛发展的时代，在这种快节奏的生活下，时间必然会变得很宝贵，所以，所有的国家都在致力于研发高速列车的道路上奋勇前行，现阶段我国大多数高速列车都使用铝合金车体，但是我国在铝合金车体的焊接方面存在缺陷，所以，本研究将围绕以高速列车铝合金车体焊接缺陷分析及工艺研究为主题进行浅析
关键词：高速动车组铝合金，自动焊接工艺
引言
近年来，随着我国装备制造业的飞速发展，轨道车辆相关技术的质量也有所提升，在轨道车辆铝合金车体生产过程中涉及多项技术，其中焊接技术是关键技术，因为铝合金车体零部件及其它零件的生产都离不开焊接技术，由于轨道车辆的需求量越来越多，尤其是动车组，新的焊接技术将逐步被应用到铝合金车体的生产制造中，这可以缩短铝合金车体的生产周期。为了确保该技术不被淘汰就必须借助科学技术的力量，对其进行不断的创新，因此研究铝合金焊接技术对于我国轨道车辆行业的发展具有重要的意义。
一、铝合金材料焊接工艺
为满足车体铝合金强韧性、焊接性、加工性和三维弯曲成形等综合性能的要求，选用符合DIN5513标准的5000系和6000系铝合金，根据车体各部位对铝合金的特殊要求，对5000系和6000系铝合金的具体牌号和热处理状态进行了细分。ENAW-5083拥有良好的焊接性能和抗腐蚀性。它在H111的状态下，可塑性很好，但挤压加工性较差，难以得到薄壁及中空型材。司机室前窗框周围的三维板材和底架前端的连接板选用ENAW-5083铝合金。ENAW-6005A合金既具有中等强度，相比其他如ENAW-6082或ENAW-6061的合金，它挤压出形状更为复杂的产品，特别是对于薄壁空心型材更为明显。车体主体断面的边梁、地板、侧墙、车顶各通长的型材都是选用T6状态下的ENAW-6005A铝合金型材。司机室各弯梁、纵向梁和弯曲立柱等各骨架件，都是选用T4状态下的ENAW-6005A合金型材先进行三维弯曲，再经热处理到T6状态。ENAW-6008是在ENAW-6005A的基础上
发展起来的合金，这种合金的产品具有均匀一致的再结晶晶粒结构，能够挤压出复杂断面的型材，在厚度小于等于8mm时具有中等强度，并且可焊性良好，适合TIG和MIG焊。司机室带加强筋的各侧墙板、车顶板等件，都是选用T4状态下的ENAW-6008合金型材先进行三维弯曲，再经热处理到T6状态。ENAW-6082是一种热处理后具备高强度的铝合金，适用做空心型材和板材，同时具有较好的耐腐蚀性，对于MIG和TIG有很好的焊接性，在T4状态时模锻性很好，并且其机械性能良好。底架前端的下盖板就是选用T6状态下的ENAW-6082铝板材，司机室的防撞梁选用的是T6状态下的ENAW-6082铝型材。
二、动车组铝合金车体焊接技术的应用
1.TIG焊技术。TIG焊技术是动车组铝合金车体焊接技术中最基础焊接技术之一，其主要是通过使用钧电极，将非熔化极电极和焊件间的燃烧电弧作为热源，同时惰性气体会覆盖在电极和熔化金属周围，这样的焊接质量会有更坚实的效果。该种焊接技术既可以即可以通过人力完成也可以通过机器完成，但就目前行业情况来看，动车组铝合金车体焊接领域所使用的焊接方式主要还是以人工焊接为主。手工TIG焊接铝合金车体时，用纯氯气覆盖起来，由于钧极受高温极易熔化，会导致焊缝间会有钧的残留，钧极产生的热量和焊接的锦合金板厚度有关，越厚钧极产生的的热量就越多，钧极熔化的程度就越大，因此该种焊接技术在大多数情况下只是作为一种辅助焊接技术。
2.对于这类大型工程结构的优化设计，有三个难点制约了其发展和应用：①铝合金车体结构优化设计变量包含了几个层次，分属截面优化、形状优化和拓扑优化三个不同范畴，而且不同层次变量之间有较强的羁合性，若采用分步、分层优化必然带来较大误差而失去实际意义；②结构规模大，变量数多（工程设计中往往是离散型），优化计算效率低，收敛困难，甚至不收敛；③此类优化问题往往非凸，一般方法最终解很容易陷入某个局部最优解而非全局最优解。其中①是铝合金结构的特点，②和③则是车体类大型工程结构优化设计的共有问题。
根据以上分析，铝合金车体优化设计采用遗传算法为基本的优化方法有三个优势：①它的特点是以决策变量的编码作为运算对象，能够满足多种变量同时优化的要求；②遗传算法能够不求导数不考虑问题的凸性直接寻找全局最优解；③基本设计变量为离散值，适应车体结构工程设计特点，从而能够满足铝合金车体结构优化设计的需要。
三、自动焊接设备影响分析
1.压卡工艺对于由长大型材整体装配组焊的部件．尤其强调了通过工装压卡控制焊中变形。控制焊中变形的方法一般有夹具压卡、压铁压卡、拉带压卡、镣铐压卡等多种方式。在传统的压卡工艺中，由于压铁放置后能够产生“一劳永逸”的效果，因此得到了广泛的应用。采用单枪焊接时，笔者开发了一种长短夹具共用的压卡工艺短夹具恒压两侧，长夹具随焊压卡，在控制焊接变形尤其是控制局部焊接方面取得了良好的效果。而采用双枪焊接时，由于焊枪在焊接过程中占用空间较大，为了保证焊枪沿着焊接轨迹顺利通过。一般不采用长夹具压卡，而仅使．}}i短夹具压卡型材两侧。同时预置一定的反变形量来调整焊后的变彤趋势；在采用双丝双枪焊接时，由于型材两面焊接变形基本抵消，仅采用短夹具压卡鄢件两侧即能够较好地控制最终的焊接变彤。
2.按照焊枪数量划分，目前自动焊接设备主要分为单枪和双枪两种类型。单枪自动焊接设备操作比较简单，对不同的焊接结构适应性强，尤其适于焊接结构简单的长直焊缝；另外，由于一只焊枪占用空间较双枪小，在焊接大型部件时。便于引入长夹具压卡。但是在控制焊接变形尤其是长大部件的局部变形上，需要根据工件整体轮廓度要求和焊接变形规律，结合工装压卡条件来专门制定单枪焊接工艺。双枪设备适于焊接大部件的对称长焊缝．利于控制焊接变形的均匀。目前在轨道车辆企业使用非常普遍。此外，根据焊接结构的特点．双枪采用模块化焊接，能够保证两道相邻的长焊缝整体焊接成型．有利于控制坡口错边和焊接变形．取得单枪焊接不能实现的效果。但是，双枪焊接须保证焊接速度的恒定，这实际上减少了可调焊接参数的范围．增加了操作的难度一刀。另外，双枪同时焊接时，两道焊缝两侧的型材同时产生变形。如果两道距离较近，还会产生变形的相互影响，使控制焊中变形的难度更大。采用相同的长短夹具工装、以及采用对称焊接顺序时，单双枪自动焊接设备的对比。
3.铝合金车体结构车体总成铝合金车体由车体全长的大型中空铝合金型材组焊而成，为筒形整体承载结构。车体承载结构由底架、侧墙、车顶、端墙及司机室组成一个整体，使得车体具有很好的防振、隔音效果。使用的材料为可焊接铝合金，确保了车辆较好的防腐性。车体侧墙、底架、车顶部位的型材连接方式采用插接和搭接形式。车顶组成车顶由高顶、平顶和端顶三大部分焊接而成，高顶由五块大型中空铝型材拼焊而成，平顶型材整体截面高度较小，且平顶轮廓不是便于承载的拱形结构，因此，型材上下面及中间筋的材料厚度均比其他部位型材厚很多。侧墙组成侧墙由5种型材拼焊而成，侧墙窗口上部和下部为连续通长的中空挤压型材，与单个窗间板焊接而成，经调修达到要求后开铣窗口。
结束语：
铝合金材料具有良好的物理特性和力学性能，其焊接接头的力学性能、抗裂性及抗应力腐蚀性能，适用于制造轻轨车辆，在轨道车辆部件中的有着广泛的应用。本文简要介绍高速动车组铝合金车体焊接工艺，总结出了一些解决现场问题的方法和思路，以更好的应用于指导生产、提高质量和效率。
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