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摘要：本文介绍了焊接机械手在铝合金车体生产的应用现状，分析搅拌摩擦焊焊接机械手在铝合金车体制造中的发展趋，以期为我国焊接机械手在铝合金车体制造中的应用提供借鉴。
关键词：焊接机械手，铝合金车体制造，应用
目前，全铝结构铝合金车辆已经广泛应用于我国铁路车辆动车组的制造和城市轨道交通车辆的制造，尤其高速动车组的钢结构全部是铝合金车体，应用最为广泛。在铝合金车体制造过程中，由于结构大量采用型材拼接，接头长且规则，便于自动化作业的实现，因此在该行业大量使用各种智能化焊接技术。
1焊接机械手在铝合金车体生产的应用现状
(1)铝合金车体结构特点
高速动车组铝合金车体，主要分为中间车铝合金车体和头车铝合金车体。中间车铝合金车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙等四个部位组成，头车铝合金车体主要由底架、侧墙、车顶、端墙及车头等五个部位组成。图1为CRH380型动车组中间车铝合金车体，图2为CRH380型动车组头车铝合金车体。
图1 CRH380中间车铝合金车体 图2 CRH380头车铝合金车体
CRH380型动车组铝合金车体，底架组成主要由地板、底架边梁、KK端/FE端、裙板以及各种小件组合而成。车顶主要由圆顶、平顶、车顶边梁、空调框、端顶组成，通过台组成以及各种小件组合而成。侧墙组成主要由侧墙板、门立柱、应接板以及各种小件组合而成。端墙主要由端墙板、端角柱、车顶连接梁、车顶侧弯梁以及各种小件组合而成。车头组成主要由左右侧墙、前墙、前窗框、环形框以及各种小件组合而成。
据统计，一辆铝合金车体中采用自动焊焊接的焊缝有38～46道，而针对这种长、大、直焊缝，我公司几乎全部采用焊接机械手完成焊接工作。铝合金车体结构件的焊接难点在于焊接量大，单条焊缝距离长，构件对几何精度、化学成分和材料处理等方面要求非常严格。近几年，为了提高焊接效率、保证焊接质量稳定，我们从生产实际出发采用焊接机械手焊接也是现阶段生产中较为理想的焊接方法。
(2)单、双丝焊接机械手的应用
焊接机械手是国外发达国家应用最为普遍的一种自动焊技术，其焊接质量和效率大大优于手工焊和其他焊接专机。我公司近几年引进和推广焊接机械手MIG焊技术，是在客车制造行业制造工艺的一种突破，是由密集的手工制作向自动化生产全面推广发展的过程。焊接机械手的广泛应用对企业产能的迅速提升和产品品质的保证奠定了基础，一定程度上消除人员变化对企业发展的影响，对轨道客车铝合金车体制造技术有很大的提升。
随着铝合金车体应用市场的不断壮大，目前对焊接机械手MIG焊设备方面的需求也随之增大，其中具有代表性的有美国Miller公司、德国的SKS、Benzel和Ni-mark公司的Twin arc以及德国的Cloos公司、奥地利的Fronius公司和美国的Lincoln公司的Tandem设备。我公司引进的焊接机械手从结构上主要有龙门式和悬臂式两种方式，从送丝机构上采用单丝焊接或者双丝焊接。在焊缝跟踪上都采用激光跟踪的方法，图3为悬臂式和龙门式机械手自动焊设备，分为单、双丝焊接两种。
焊接机械手系统多由机械手本体（1～6轴）、外部轴、轨道轴、控制柜、电焊机、示教器及外围附件（清枪、除尘、激光）等7部分组成。目前机械手焊接大部件普遍采用双枪双丝MIG焊接，单丝焊接一般用在初期设备系统上。当采用单丝焊接时，如果要求焊接速度较高，电弧的热量没有充分地向母材扩散，形成的熔池小，周围的母材温度梯度大，熔池凝固快，熔化金属来不及和母材充分熔合，因此需要较高的焊接热输入。而从焊接效率、焊缝质量和力学性能等方面进行对比，针对4V坡口采用双丝焊比单丝焊的焊丝熔化效率提高近1倍，而焊接热输入量降低了约18%，保护气体用量节约33%，焊缝抗拉强度提高10～15MPa。
综上，针对部件结构和制造工艺特点，选择合适的自动焊设备，如平顶附件组焊可以利用现有的IGM机械手进行自动焊接应用研究，端墙组焊、KK组焊、车头组焊等小部件工序可以引进机器人并利用变位机的多方向旋转功能实现自动焊接应用。相信在不久的将来，在各专业技术专家的不断努力下，我公司能够成为真正意义上的智能化制造企业。
参考文献：
[1]刘庆祝，王春生，刘杰.焊接机械手在铝合金车体制造中的应用[J].金属加工（热加工）,2014(16).
[2]郭柏立，张力.智能化焊接在高速动车组铝合金车体制造上的应用和展望[J].金属加工（热加工）,2016(16).
论文作者:张宏宇,张旭龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/20
标签：车体论文; 机械手论文; 铝合金论文; 车组论文; 车顶论文; 底架论文; 组合论文; 《防护工程》2018年第20期论文;