铝合金材料焊接变形控制及热调修工艺研究

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引言

截至2016年底，中国高铁的运营里程已经占世界高铁运营总里程60%以上，位居全球第一，除了国内的发展，中国高铁触角还遍及四大洲20余国。伴随着高铁事业的快速发展，高速化和轻量化已逐渐成为轨道交通的发展趋势和核心竞争力，越来越多的国家因为铝合金材料的质量轻和强度高而选择车体制造使用铝合金材料替代传统的刚性材料。

但由于铝合金材料的导热性大约是钢的五倍，线性膨胀系数大约是钢的两倍，因此用于车体制造焊接时产生的焊接变形很大，所以铝合金材料最大的焊接问题在于如何控制焊接变形，提高产品质量。

在实际的生产制造过程中，因为车体涉及焊缝和焊接方式较多，焊接导致的变形因素也很多，为了更好地控制焊接变形，需要结合实际分析变形原因以及解决措施，而通过热调修方式对产品进行焊后调型处理，往往可以最直接有效的消除材料表面应力，降低调型成本以及提高生产效率。

1 焊接变形原因

铝合金材料焊接过程中，需要的热输入较大且材料本身受热膨胀系数大，导致铝合金产品焊接时易变形，其主要原因为焊接时材料受热不均匀，且焊缝收缩量也会引起应力导致变形。

1.1 焊接铝材受热不均匀

铝合金型材焊接是一种通过热输入加热局部母材的过程，在加热过程中，靠近焊缝处的温度比较高，远离焊缝的地方温度相对较低，温度较低的区域受热膨胀变化小，温度高的地方受热膨胀变化大，当铝材受热膨胀力超过材料自身屈服强度，会引起材料发生变形，即使温度下降后，因存在残余应力，会导致材料无法恢复初始状态。……