轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊质量保证及控制标准分析

　　杨高侯振国陈宇
　　摘要：现行轨道车辆领域主要焊接标准为EN15085：2007，该标准发布时搅拌摩擦焊工艺方法尚未在轨道车辆焊接国际认证企业中大量应用。EN15085：2007仅提及允许铝合金材料使用该方法，再无其它信息。在标准缺位的情况下，仅应用EN15085不能完全实现轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊的焊接质量保证及控制，其需要综合应用EN15085系列标准、ISO3834系列标准、欧洲轨道车辆焊接委员会指南第二部分、ISO25239系列标准及项目技术规范的补充说明等。以轨道车辆某项目铝合金搅拌摩擦焊为例，解析其焊接质量保证及控制标准应用，并结合工程实例技术规范及常见问题补充说明若干内容。
　　关键词：轨道车辆；铝合金搅拌摩擦焊；焊接质量保证及控制；标准应用
　　中图分类号：TG47
　　Abstract：ThecurrentmainweldingstandardinthefieldofrailwayvehicleisEN15085：2007。Whenthisstandardwasreleased，FSWweldingprocesswasnotwidelyusedintheinternationalweldingcertificationenterprises。ItonlymentionedthatthisprocesswasallowedtouseforaluminumalloymaterialsandnomoreinformationwasgiveninEN15085：2007。Intheconditionofinsufficientstandards，theweldingqualityassuranceandcontrolofrailwayvehiclealuminumFSWcouldnotbecompletelyachievedonlybyEN15085，whichrequiredacomprehensiveapplicationofEN15085seriesstandards，ISO3834seriesstandards，ECWRVguidelinepart2，ISO25239seriesstandardsandsupplementaryrequirementsofprojectstechnicalspecification。Takingaluminumalloyfrictionstirweldingofarailwayvehicleprojectasanexample，theapplicationofweldingqualityassuranceandcontrolstandardswasanalyzed，andsomecontentsweresupplementedwithtechnicalspecificationsandcommonproblemsofengineeringexamples。
　　Keywords：railwayvehicles；aluminumFSW；weldingqualityassuranceandcontrol；standardsapplication
　　0前言
　　攪拌摩擦焊工艺方法在轨道车辆焊接国际认证企业中的应用比重逐步增加，典型应用如制造铝合金车体及车钩面板等部件。
　　应用过程中伴生了一系列焊接质量问题，如ISO252395〔1〕表A。1提及的未焊透、根部余高过大、毛刺、错边、未填满、不等宽、表面不规则、孔穴、吊钩等缺欠，其中孔穴缺欠与其他焊接方法的孔穴缺欠有较大不同，其通常是连贯的且具有一定长度，工程应用领域又称其为隧道。孔穴隧道是铝合金搅拌摩擦焊典型严重缺欠。
　　结合轨道车辆领域主要焊接标准现状及工程应用常见问题，综合分析其焊接质量保证及控制标准的应用情况并补充说明工程应用方面若干事项。
　　1国内主要焊接质量保证及控制标准
　　轨道车辆领域现行主要焊接质量保证及控制标准为：轨道车辆及其部件的焊接EN15085：2007〔2〕，该标准发布时搅拌摩擦焊工艺方法尚未在轨道车辆焊接国际认证企业中大量应用；EN15085：2007相关搅拌摩擦焊的唯一内容为EN150854表1，仅提及允许铝合金材料使用该方法，再无其它信息。
　　EN150854表1中大部分焊接方法的焊接质量保证及控制要求，EN15085均有较全面系统的规定，但搅拌摩擦焊不在其中，如：质量要求：ISO3834〔3〕原则上不适用；ISO3834金属材料熔化焊的质量要求，其适用范围为金属材料熔化焊，而搅拌摩擦焊属于压力焊，原则上不在其适用范围；操作工：ISO96061（钢）〔4〕，ISO96062（铝合金）〔5〕，或ISO14732（操作工）〔6〕不适用；搅拌摩擦焊为ISO252393；焊接工艺：ISO15609〔7〕或ISO14555〔8〕或ISO15620〔9〕不适用；搅拌摩擦焊为ISO252394；焊接工艺评定：ISO15610〔10〕，ISO15611〔11〕，ISO15612〔12〕，ISO15613〔13〕，ISO15614〔14〕或ISO14555或ISO15620部分适用；搅拌摩擦焊为ISO252394，其仅部分引用ISO15613及ISO156142。
　　标准的缺位在一定程度上制约了搅拌摩擦焊在轨道车辆领域的应用，尤其在焊接质量保证及控制标准层面。
　　现行主要标准不能完全实现轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊的焊接质量保证及控制。基于标准现状及工程实例，分析ISO3834和EN15085标准以外涉及轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊质量保证及控制可参照的标准规范为：欧洲轨道车辆焊接委员会指南第二部分EN15085技术解析；搅拌摩擦焊铝合金ISO25239系列标准。
　　欧洲轨道车辆焊接委员会指南第二部分EN15085技术解析第5。2条款〔15〕及ISO25239系列标准，比较全面的规定了铝合金搅拌摩擦焊的焊接质量控制要求。
　　进一步综合分析现行业内标准及工程实例，参照ISO38341第4条款该国际标准所包含的这些质量要求可能适用于其它焊接方法，以及大量工程实例应用，目前轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊的焊接质量保证仍遵循ISO3834系列标准及EN1508525。2条款。
　　2标准应用实例解析及补充说明
　　2。1标准应用实例解析
　　根据EN15085系列标准，一般情况下应用搅拌摩擦焊的铝合金部件认证等级为CL1，对应ISO3834系列标准的第二部分ISO38342。
　　以轨道车辆某项目铝合金搅拌摩擦焊为例，焊接质量保证及控制实例解析见表1。
　　2。2补充说明
　　结合工程实例技术规范及常见问题，补充说明如下内容：进行焊接结构设计时，注意数据源的选择应适用于搅拌摩擦焊工艺方法。接头设计应符合ISO252392〔16〕焊接接头的设计，当搅拌摩擦焊的接头设计涉及工艺预留量时，焊接图纸中的焊缝标注不应包括预留量，ISO2523934。3。2〔17〕規定，图纸中的焊缝尺寸标注应是焊件的最终尺寸，预留量可在其他技术文件或图纸技术说明中加以规定。装配间隙及错边量是焊前装配的重要工艺参数，EN150853附录B焊接接头的制备不适用搅拌摩擦焊，ISO252392焊接接头的设计也未规定具体要求，因此需要视构件具体情况在焊接工艺规程或工艺卡中加以规定（通常情况，接头制备需要试验进行验证），以确保焊后焊缝质量满足标准要求，同时应准备合适的检测工具对焊前装配质量进行检查。搅拌头是搅拌摩擦焊质量控制的关键因素，搅拌头选型时应选择工艺输出能力强的搅拌头，生产前应该通过试验确定该搅拌头的使用寿命，使用过程中应及时关注焊缝的表面质量，同时测量搅拌头的磨损量；为避免搅拌头故障影响使用，应制定检查维护规程，使用过程中定期检查维护，并对使用和检查维护进行记录，到达预期寿命应停止使用或报废处理。焊接工作试件是轨道车辆焊接质量控制的重要措施，EN15085及ECWRV规程仅规定了轨道车辆焊接工作试件的通用要求，没有针对铝合金搅拌摩擦焊的工艺特点作出专门规定，ISO25239也没有规定；目前业内有限的可参照的技术条件为德国焊接学会的一个草案指南DVS1619：2011，该指南4。6。4条款以ISO15613为基础，专门规定了铝合金搅拌摩擦焊工作试件的验证内容如下：外观检验、射线检验、工艺弯曲试验、宏观试验。铝合金搅拌摩擦焊的缺欠验收标准为
　　ISO252395，应注意不是弧焊常用的ISO10042〔18〕。ISO252395：2011表A。1规定了缺欠的验收等级，但未对等级进行划分，新标准ISO252395：2020〔19〕表A。1在2011版基础上进行了优化，将缺欠验收划分为B，C，D三个等级。表A。1关于缺欠验收的未尽事宜应在施工前尽早约定。搅拌摩擦焊验收标准与无损检测验收标准的对应关系不同于其他熔化焊方法，ISO17635〔20〕未规定其与无损检测缺欠验收等级的对应关系，且目前尚无国际标准对此进行规定，以ISO17635中的渗透检测为例说明见表2，因此实施无损检测前应充分的进行焊接要求及技术评审，并提前约定无损检测的缺欠验收等级；对于关键焊缝，应提前约定是否进行破坏性例行试验。
　　3结论
　　在目前轨道车辆铝合金搅拌摩擦焊焊接质量保证及控制相关标准及技术规范尚不完善的阶段，其焊接质量保证及控制需要综合应用EN15085系列标准、ISO3834系列标准、欧洲轨道车辆焊接委员会指南第二部分EN15085技术解析、ISO25239系列标准及项目技术规范的补充说明等。标准的更新通常滞后于技术的发展，期待相关标准能够进一步完善。
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