前言
铝及铝合金具有密度小、强度高和较高的延展性、易加工的性能，广泛应用于航空、航天以及轨道车辆制造业。其中，A6N01牌号铝合金既有较高的强度、优良的成形性能，又有良好的焊接性能，已广泛用于中国铁路车辆制造业和城市轨道交通设备制造业，是制造薄壁中空大型壁板型材的良好材料。焊接后，铝合金强度均有一定程度的耗损，即焊后铝合金强度低于焊前的。故焊接质量关系着车体结构整体强度和列车安全。而在铝合金车体结构中，自动焊焊缝占焊缝总量的60%以上，且都为长直焊缝，集中在受力关键部位。因此，铝合金自动焊焊缝质量至关重要。现以CRH6型200公里城际动车组为例，介绍车顶自动焊焊接及其常见问题。
1铝合金车顶焊接
1.1车顶结构
CRH6型动车车顶由5根长24米大型中空挤压型材拼接组焊而成（如图1），型材成分为A6N01S，热处理方式为T5。型材两侧边缘形式分公芽、母芽两种，接口形式为对接，带永久性垫板（如图2）。型材以车顶纵向中心线左右对称分布。
1.2焊接工艺
为满足焊后车顶尺寸要求，车顶自动焊分正面和反面自动焊两步，分别在正装工装和反装工装上进行焊接。焊接流程为：先将型材在车顶正装工装上组装好，使用kemmpi焊机进行正反两面定位焊，焊后刨平正面定位焊，开坡口，清理焊道，再使用IGM自动焊焊机从一位端向二位端进行焊接；然后同时焊接外侧两道，再焊接中间两道；焊完正面，将车顶吊运至反装工装，采用相同方式焊接反面。
1.3焊接设备
设备为Rti456型IGM焊机，拥有主副两个机械手，两把焊枪，可同时焊接。机械手前端构成为：探头在前，焊枪在后，两者相距80mm，中间为保护气体出口。探头通过激光扫描焊道（如图3），将焊道信息反馈给控制器，控制器提前调整焊枪位置，保证焊枪始终对准焊道根部。激光灵敏度高，可准确识别坡口形状，保证了焊接质量。
2车顶常见质量问题
2.1焊缝焊偏
车顶自动焊跟踪方式为激光跟踪。车顶自动焊焊缝均为24米，焊机焊接量大，焊接产生的粉尘易吸附在激光头前方的滤光片上，造成激光头对坡口识别能力下降；点固焊缝坡口不直，坡口中心不居中、深度不够，以及坡口清理不干净，造成激光难以识别坡口形状或识别的坡口形状不对；坡口打磨方向不对，造成坡口过亮，纹路不符合要求。焊前应检查滤光片，定期对激光探头进行清洁；按工艺要求开坡口和打磨坡口；正式焊接前，先进行空走，确认设备对焊道坡口的识别情况；正式焊接过程中，配备两名焊工分别观察主副手焊枪的焊接状态，若发现焊偏，立即停止焊接，避免出现大焊偏，增加返修量或产品报废的情况。
2.2密集型气孔
铝合金焊缝气孔主要是氢气孔。氢在液体铝和固态铝的溶解度相差极大，而铝导热性极好，冷却快，氢来不及逸出就会在焊缝里面形成气孔。焊缝上的气孔缺陷会减小结构承载横截面的有效面积，并且在缺陷周围会出现应力集中，降低焊缝强度。通常焊缝产生气孔，主要原因是：电弧电压不合理，焊枪角度不对，焊接环境湿度大、有风，焊件表面有水渍、油污等，坡口表面有氧化膜、未清理干净，保护气体不纯，焊机长时间停止工作后冷空气进入送气管路里等。为了减少和避免气孔缺陷，焊接时应使用采用合理的焊接参数，严格控制焊接环境，工件、坡口要采用丙酮、钢丝轮清理干净，使用纯度达标的气孔，焊前预送保护气体。针对厚大件，可采用预热方式延长熔池存在时间，使得气体充分逸出。
2.3焊接裂纹
焊接裂纹是指金属在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头局部区域金属原子结合力遭到破坏而形成新界面所产生的缝隙。焊接裂纹是焊接结构中危害性最大的缺陷，其减小焊接接头有效工作截面、造成应力集中、泄露等。铝合金车体不允许有任何裂纹缺陷。铝合金车体焊接裂纹主要为热裂纹。影响焊缝热裂的因素有：铝合金的化学成分，特别是低熔点化学元素S、P的含量过高，会增加热裂倾向；焊接参数不合理；焊前焊道黑灰、油污清理不合格；接头设计形式不科学；工件所受拘束力过大等。为了预防和避免焊接裂纹，可通过以下方式处理如改善接头形式，制定高标准，选取低S低P的铝合金，采取合理的焊接电流和焊接速度，焊前清理要到位，尽量降低焊接约束，合理安排焊接顺序，焊后及时进行去除内应力处理。
3结论
铝合金动车车顶型材焊接主要采用IGM自动焊焊接，焊接速度快，生产效率高，利于实现批量化生产。自动焊焊接的焊缝都是关键焊缝。其易产生焊工程项目管理偏、气孔绿色农业论文、裂纹等缺陷，现场应严格按照焊接参数要求执行，并做好焊前清理，组装好车顶各型材，加强自动焊焊工技能，以保证车顶焊接质量，降低生产成本。
作者：黄建剑
