高速列车车体铝合金CMT焊接工艺研究

摘要

我国高速列车车体大量使用了7N01和6N01铝合金，实际生产中车体的焊接仍然以脉冲熔化极气体保护焊(P-MIG)为主。减少铝合金焊接热输入，可以降低CMT热裂纹发生几率并缓解接头软化现象，对于提高铝合金车体焊接质量有重要意义。CMT焊接是一种典型的低热输入焊接技术，本文针对CMT焊在车体铝合金焊接中的应用进行研究，开展了一系列堆焊和对接工艺试验，并与现有的脉冲焊工艺进行了对比。
　　在堆焊试验中，对比了同一线能量下CMT四种不同工作模式（包括直流CMT，交流CMT，直流CMT与脉冲混合过渡，交流CMT与脉冲混合过渡）以及脉冲MIG的熔滴过渡和电弧形态特点、温度场、显微组织和接头硬度分布。试验结果发现，焊丝接负阶段（EN阶段）电弧上爬导致焊丝熔化效率提高，脉冲熔滴过渡时热输入高于CMT过渡，因此随着直流CMT与脉冲混合过渡中脉冲所占比例的增加，其对母材的热输入增加，焊缝熔合比也增加。
　　针对4mm厚的6N01、7N01铝合金开展了一系列对接试验并进行了力学性能测试和金相组织分析。焊接试验中采用三种不同的坡口形式（V型留间隙，V型无间隙和Y型留间隙）进行了直流CMT和脉冲MIG对比试验。结果发现，采用V型留间隙焊时可获得CMT焊接最小热输入，且焊接接头综合力学性能优于P-MIG焊接接头。采用直流CMT焊接技术，6N01铝合金的抗拉强度可达到母材90％以上，7N01铝合金抗拉强度均在290MPa以上，且DCCMT焊弯曲和冲击韧性好于P-MIG焊。观察微观组织，DCCMT焊较P-MIG焊焊缝中心晶粒细化，热影响区范围减小。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 国内外高速列车发展现状

1．1．1 铝合金焊接工艺

1．1．2 高速列车用铝合金焊接研究

1．2 CMT焊接研究

1．2．1 CMT焊接研究现状

1．2．2 CMT焊接原理与特点

1．3 课题研究意义及内容

第2章 试验系统及试验过程

2．1 试验系统概况

2．1．1 铝合金焊接系统

2．1．2 焊接热循环采集系统

2．1．3 电流、电压与高速摄像同步采集系统

2．2 高速列车铝合金焊接接头性能测试

2．2．1 试样切取

2．2．2 拉伸实验

2．2．3 弯曲实验

2．2．4 冲击实验

2．2．5 硬度实验

2．2．6 金相实验

2．3 本章小结

第3章 CMT焊与P-MIG焊的结果与分析

3．1 焊接

3．1．1 焊前准备

3．1．2 焊接参数

3．2 温度场

3．2．1 温度场排布

3．2．2 温度测量结果分析

3．3 电流、电压高速摄像同步采集

3．3．1 焊接波形控制熔滴过渡

3．3．2 同步采集结果分析

3．4 焊接接头结果与分析

3．4．1 接头宏观分析

3．4．2 接头微观组织分析

3．4．3 接头硬度分布与分析

3．5 本章小结

第4章 对接试验结果及分析

4．1 试验材料及焊接方案

4．1．1 焊接材料

4．1．2 焊接方案

4．2 A7N01焊接Y型留间隙

4．2．1 焊接参数设定

4．2．2 拉伸试验结果及分析

4．2．3 硬度试验结果及分析

4．2．4 金相试验结果及分析

4．3 A7N01焊接V型

4．3．1 焊接参数设定

4．3．2 拉伸试验结果及分析

4．3．3 硬度试验结果及分析

4．3．4 金相试验结果及分析

4．4 A7N01焊接V型留间隙

4．4．1 焊接参数设定

4．4．2 拉伸试验结果及分析

4．4．3 弯曲试验结果及分析

4．4．4 硬度试验结果及分析

4．4．5 宏观试验结果及分析

4．4．6 金相试验结果及分析

4．4．7 冲击试验结果及分析

4．5 A6N01焊接Y型留间隙

4．5．1 焊接参数设定

4．5．2 拉伸试验结果及分析

4．5．3 硬度试验结果及分析

4．5．4 金相试验结果及分析

4．6 A6N01焊接V型留间隙

4．6．1 焊接参数设定

4．6．2 拉伸试验结果及分析

4．6．3 弯曲试验结果及分析

4．6．4 硬度试验结果及分析

4．6．5 金相试验结果及分析

4．6．6 冲击试验结果及分析

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢