轨道车辆用6061铝合金电阻点焊焊接工艺研究

轨道车辆用6061铝合金电阻点焊焊接工艺研究

宋华修，耿靖贺，孙仁松，曾庆略

（青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，山东 青岛 266111）

摘要：本文对6061铝合金3mm厚板材进行电阻点焊焊接工艺试验，通过不同焊接参数下试板的拉伸、机械剥离、手工凿离以及宏观金相等试验，获得合格的焊接工艺参数，用于高速轨道车辆铝合金车体零部件的焊接。

关键词：6061铝合金；电阻点焊工艺；焊接工艺参数；高速轨道车辆

铝及铝合金具有优异的物理特性和力学性能，其密度低、比强度高、热导率高、电导率高，耐蚀能力强，已广泛应用于机械、电力、化工、轻工、航空、铁道、舰船、车辆等工业内的焊接结构产品上[1]。

由于电阻点焊在焊接时无需焊剂或气体保护，也不需要使用焊丝、焊条等填充金属，便可获得质量较好的焊接接头，其焊接成本低，生产效率高而且易于实现机械化和自动化生产。另外，电阻点焊无噪音及烟尘，劳动条件好。因此，电阻点焊工艺也逐步在轨道车辆的生产制造中开始广泛应用。

本文通过铝合金电阻点焊的理论知识，结合ISO15614-12电阻点焊工艺评定试验标准的要求，对6061铝合金3mm厚板材电阻点焊进行焊接工艺研究，获得了满足要求的焊接工艺参数，用于高速轨道车辆铝合金车体零部件的焊接。

1 试验设备

试验使用的焊接设备为SMD-80SS中频逆变电阻点焊机，其额定输入功率为330KVA，可实现最大焊接电流为80KA。

2 试验原材料

试验使用的焊接原材料为3mm厚6061铝合金板材。

3 焊接工艺参数

铝合金电阻点焊应选用短时间、大电流、阶梯形压力的强规范[2]。

根据推荐，采用下表1中3种不同的焊接工艺规范，进行试板的焊接，参考 ISO15614-12要求，每种焊接工艺规范焊接35组试件进行检验。

表1 焊接工艺参数选择

4 焊接试板试验结果

根据ISO 15614-12的要求，6061铝合金的电阻点焊，需要进行100%的外观检验、11组拉伸试验、11组剥离试验、11组凿离试验及2组宏观金相试验。针对每种焊接工艺规范完成的焊接试件，分别按照标准要求进行检验，结果如下：

4.1外观试验结果

根据EN 15085-3的要求，电阻点焊焊点压痕深度应不超过0.3mm，无飞溅。甲、乙、丙三种参数焊接的试件均满足要求，外观检验均合格。

4.2拉伸试验结果

甲、乙、丙三种规范参数焊接的试件，拉伸试验结果均满足拉伸强度要求。具体结果见表2

表2 不同焊接工艺参数拉伸试验结果 图1拉伸试验

4.3剥离试验结果

甲、乙、丙三种规范参数焊接的试件的剥离试验结果见表3，其中乙组和丙组的所有试样结果均满足熔核直径的要求，甲组的试样熔核直径不满足要求。

表3 不同焊接工艺参数剥离试验结果 图2剥离试验后焊核

4.4凿离试验结果

甲、乙、丙三种规范参数焊接的试件凿离试验结果见表4，其中乙组和丙组的所有试样熔核直径满足要求，甲组的试样熔核直径不满足要求。

表4 不同焊接工艺参数凿离试验结果 图3凿离试验后焊核

根据以上检验结果可知，采用乙规范工艺参数焊接的试件，所有检验项点结果均满足要求，因而乙种工艺参数可用于3mm厚6061铝合金电阻点焊生产。该工艺参数已在青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司应用于实际生产，且产品质量满足要求。

5 结论

通过系列试验，结论如下：

1、SMD-80SS中频逆变电阻点焊机可以实现6061铝合金3mm板厚的焊接。

2、焊接电流35KA，焊接时间200ms，焊接压力6KN，锻压压力10KN的焊接参数能实现6061铝合金3mm板厚的电阻点焊。

参考文献：

[1] 中国机械工程学会焊接学会。焊接手册（第三版）.第2卷.材料的焊接，2008，571

[2] 黄旺福，黄金刚。铝及铝合金焊接指南，2004，207

作者简介：宋华修，1981.5.12，男，汉族，山东省青岛市，本科，青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，工程师，研究方向：金属材料电阻焊焊接工艺及金属材料气体保护焊焊接工艺.
耿靖贺，1993.2.14，男，汉，辽宁省鞍山市，硕士，青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，焊接工程师，研究方向：焊接工艺.
孙仁松，1980.8.31，男，汉族，山东省青岛市，本科，青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，助理工程师，研究方向：车辆制造焊接及其自动化.
曾庆略，1980.10，男，汉，山东省青岛市，本科，青岛四方阿尔斯通铁路运输设备有限公司，助理工程师，研究方向：焊接工艺制定和焊工技能提高的培训工作.