龍偉民，孫華為，秦 建，裴夤崟，薛嘉琪

（1.鄭州機(jī)械研究所有限公司新型釬焊材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州450001；2.北京曼斯特特種車輛有限公司，北京100024）

0 前言

高速列車是軌道交通裝備的技術(shù)核心，是集機(jī)械、電子、材料、計(jì)算機(jī)控制等現(xiàn)代技術(shù)于一體的集中體現(xiàn)。近年來(lái)，在我國(guó)軌道交通裝備以“高速”“重載”“便捷”“環(huán)?！睘榧夹g(shù)路線的推進(jìn)下，高速列車作為我國(guó)高端裝備“走出去”的重要代表得到快速發(fā)展，截至2017年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)12.7萬(wàn)km，其中高速鐵路超過(guò)2.5萬(wàn)km，占世界高鐵運(yùn)營(yíng)里程60%以上[1]。

高速列車的快速發(fā)展離不開(kāi)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力的穩(wěn)定支撐。焊接技術(shù)綜合冶金、物理、傳熱及力學(xué)等多門(mén)學(xué)科，是現(xiàn)代制造技術(shù)的主要內(nèi)容，也是高速列車制造過(guò)程中最主要和最基本的工藝方法之一。尤其近年來(lái)在高速列車不斷提速和輕量化的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，列車各部件服役環(huán)境日趨惡化，對(duì)焊接技術(shù)提出了更高和更緊迫的要求[2]。

高速列車加工制造的主要焊接方法為熔化焊，但高速列車中某些特殊部件受限于焊接結(jié)構(gòu)、材料種類以及使用環(huán)境等原因，熔化焊難以滿足使用要求，需采用釬焊技術(shù)來(lái)完成。高速列車發(fā)展至今，釬焊技術(shù)已成為眾多核心部件的關(guān)鍵技術(shù)，從某種程度上講，釬焊技術(shù)的發(fā)展直接推動(dòng)著高速列車制造行業(yè)的進(jìn)步。

1 釬焊的基本原理及應(yīng)用

1.1 釬焊基本原理

釬焊是采用熔點(diǎn)低于母材的釬料，在低于母材固相線、高于釬料液相線的操作溫度下，通過(guò)熔化的釬料將母材連接在一起的焊接技術(shù)[3]。釬焊與熔化焊的最大區(qū)別在于：焊接時(shí)母材仍然處于固相狀態(tài)，牢固的焊接接頭依靠液態(tài)釬料在母材及焊縫間隙中潤(rùn)濕、鋪展、填充來(lái)完成。

釬焊連接的基本過(guò)程為：①釬劑的熔化及填縫過(guò)程。預(yù)置的釬劑在熔化后與母材表面氧化物發(fā)生物理化學(xué)作用，以去除氧化膜、清潔母材表面，為釬料填充和潤(rùn)濕創(chuàng)造條件。②釬料的熔化及填滿釬縫的過(guò)程。即隨著加熱溫度的持續(xù)升高，釬料開(kāi)始熔化并潤(rùn)濕、鋪展，同時(shí)排除釬劑殘?jiān)?。③釬料與母材的相互作用過(guò)程。即在熔化的釬料作用下，釬料與母材發(fā)生溶解、擴(kuò)散以及一些復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)釬料填滿間隙并保溫一定時(shí)間后，液態(tài)釬料開(kāi)始冷卻凝固形成釬焊接頭[4]。

根據(jù)釬料液相線溫度的不同，釬料一般分為軟釬焊（釬料液相線溫度低于450℃）和硬釬焊（釬料液相線溫度高于450℃）。

1.2 釬焊特點(diǎn)

與熔化焊相比，釬焊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①釬焊加熱溫度較低，對(duì)母材組織和性能的影響較??；②釬焊接頭平整光滑，外形美觀；③焊接溫度低，工件變形較??；④某些釬焊方法一次可焊成幾十條或幾百條釬縫，生產(chǎn)率高；⑤可以實(shí)現(xiàn)異種金屬、金屬與非金屬之間等特殊材料之間的連接。

1.3 釬焊方法

釬焊的方法常根據(jù)熱源或加熱方式進(jìn)行分類。常用釬焊方法有爐中釬焊、感應(yīng)釬焊、浸沾釬焊、火焰釬焊和電阻釬焊。隨著釬焊技術(shù)的發(fā)展，后期出現(xiàn)了一些其他釬焊方法，如電弧釬焊、激光釬焊、紅外釬焊等，這些新型釬焊技術(shù)在工業(yè)中也得到應(yīng)用。

1.4 釬焊的應(yīng)用

相比熔化焊，釬焊接頭的強(qiáng)度較低，耐熱、耐腐蝕性能及疲勞性能較差，因此不適用于一般鋼結(jié)構(gòu)和重載、動(dòng)載機(jī)件的焊接。釬焊主要用于制造精密儀表、電氣零部件、異種金屬構(gòu)件以及復(fù)雜薄板結(jié)構(gòu)，同時(shí)常用于各類導(dǎo)線與硬質(zhì)合金刀具的焊接。

對(duì)于承受輕載荷的部件可采用釬焊進(jìn)行連接，如硬質(zhì)合金刀具、自行車車架等；不承受載荷但要求密封性好的焊件也可采用釬焊進(jìn)行焊接，如容器、儀表元件等；由于接頭外表美觀整齊，釬焊還可應(yīng)用于鉆探鉆頭、換熱器、導(dǎo)管及各類容器等。目前，釬焊在機(jī)械、電機(jī)、儀表、無(wú)線電等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在微波波導(dǎo)、電子管和電子真空器件的制造中，釬焊甚至是唯一可能的連接方法[5]。在高速列車的部分部件加工制造過(guò)程中，同樣離不開(kāi)釬焊技術(shù)的可靠支撐。

2 釬焊在高速列車車體制造的應(yīng)用

輕量化、低能耗、高效率是高速列車當(dāng)前發(fā)展的主要趨勢(shì)，減少車身自重對(duì)于降低列車運(yùn)行能耗、提升運(yùn)行速度、減輕對(duì)軌道的磨損、降低噪聲等意義重大[6]。在整個(gè)高速列車部件中，車身質(zhì)量占整車質(zhì)量的50%，因此減小車身質(zhì)量是降低整車質(zhì)量的有效途徑。鋁及其合金密度小、比強(qiáng)度高、塑性好，可加工成各種型材，近年來(lái)是高速列車車體的主要材料，為滿足輕量化、低能耗、高效率的要求，鋁合金構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與形式也在不斷發(fā)展。鋁蜂窩板就是近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的新型復(fù)合材料，由中間的蜂窩骨架結(jié)構(gòu)和外側(cè)兩層蒙皮構(gòu)成，如圖1所示[7]。鋁蜂窩板具有剛度高、密度低、平整度高的特點(diǎn)，同時(shí)由于鋁蜂窩板中間層是空氣層，其減震、隔音、隔熱效果十分突出。

圖1 鋁合金蜂窩板

國(guó)外在高速列車的制造上很早就采用蜂窩板作為車內(nèi)墻板和頂板，隨后歐洲的眾多車輛制造企業(yè)采用鋁蜂窩板制造鐵道車輛零部件。國(guó)內(nèi)于20世紀(jì)末開(kāi)始在國(guó)產(chǎn)動(dòng)車組樣車的門(mén)板和間壁采用鋁蜂窩板制作，取得了良好效果。隨后，鋁蜂窩夾芯板被大量地應(yīng)用在高速列車制造上。

蜂窩板制造的核心技術(shù)是蜂窩骨架結(jié)構(gòu)中的蜂窩單元之間的連接技術(shù)。目前蜂窩骨架制造普遍采用有機(jī)膠體粘接工藝。由于粘接工藝屬于物理結(jié)合，使得蜂窩芯的性能受制于膠粘劑，粘接結(jié)構(gòu)的蜂窩板的連接強(qiáng)度、耐熱性能、抗震性能、抗老化性能和疲勞性能均相對(duì)較差，在濕度過(guò)大、振動(dòng)過(guò)激、溫度過(guò)高或過(guò)低等惡劣工作環(huán)境下很容易出現(xiàn)因膠層開(kāi)裂導(dǎo)致連接性能的下降甚至散架，嚴(yán)重制約鋁蜂窩板優(yōu)越性能的發(fā)揮和推廣應(yīng)用[8]。

隨著鋁蜂窩板在飛機(jī)、列車、船舶、建筑等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，迫切需要大幅度提高鋁蜂窩結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)度，以滿足重要結(jié)構(gòu)和惡劣工作條件對(duì)其性能的高要求，僅依靠提高有機(jī)膠性能或改進(jìn)膠粘來(lái)提高鋁蜂窩板性能的作用十分有限，需要從根本上提高鋁蜂窩板的性能。理論上講，釬焊是制造鋁蜂窩板更理想的制造工藝。首先，釬焊實(shí)現(xiàn)的是一種冶金連接，連接強(qiáng)度、抗熱性能、抗老化性能等多方面都比粘接結(jié)構(gòu)更加優(yōu)越；其次，釬焊可以整體裝配后一次完成多個(gè)蜂窩單元結(jié)構(gòu)的整體焊接。蜂窩板的釬焊方法包括在真空中加熱的真空釬焊法和涂敷非腐蝕性焊劑后在氮?dú)鈿夥罩屑訜岬姆椒ǎ╪ocolok技術(shù)），前者通常使用6xxx系、3xxx系材料，6xxx鋁合金可通過(guò)加熱后的熱處理提高強(qiáng)度；后者因與Mg反應(yīng)會(huì)發(fā)生焊劑消耗，所以只適用于不含Mg的3xxx系材料，強(qiáng)度也相對(duì)較低。日本早在20世紀(jì)90年代就利用真空釬焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋁合金蜂窩板的制造[9-10]，國(guó)內(nèi)鋁蜂窩結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方法主要來(lái)源于此。近年來(lái)，天津大學(xué)程方杰等人研究了鋁合金蜂窩板的中溫自反應(yīng)精密釬焊制備技術(shù)，獲得良好的使用效果，但試驗(yàn)數(shù)據(jù)仍處于實(shí)驗(yàn)室水平，能否在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究。

3 釬焊在高速列車管路系統(tǒng)的應(yīng)用

管路系統(tǒng)是高速列車給水衛(wèi)生系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及空調(diào)制冷系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分，為確保高速列車運(yùn)行過(guò)程中的密封性，眾多管路在裝備過(guò)程中均采用焊接方式進(jìn)行連接。管路連接是高速列車制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，焊接不良造成泄漏時(shí)，在給水衛(wèi)生系統(tǒng)中會(huì)造成車體內(nèi)積水，腐蝕車體底板，影響車體的整體壽命；在制動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)影響動(dòng)車組的運(yùn)行安全；在制冷系統(tǒng)中會(huì)造成制冷效果不良，影響客室的舒適度等[11]。有效解決這一質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)鍵是采取有效合理的工藝措施，提高管路之間的焊縫質(zhì)量。

純銅及其合金因優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性以及耐腐蝕性能等特點(diǎn)成為高速列車管路制造中的主要材質(zhì)[12]。

純銅及其合金的焊接可采用多種焊接方法，但因成本原因一般使用氣焊、焊條電弧焊、TIG焊等。銅及其合金導(dǎo)熱性能良好，易形成未焊透、較大焊接應(yīng)力及變形等缺陷，帶來(lái)安全隱患。釬焊技術(shù)可在較低溫度進(jìn)行焊接，有效降低焊接部位的殘余應(yīng)力，避免上述缺陷形成，成為高速列車管路焊接的主要技術(shù)手段[13]。限于車體內(nèi)部管路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和焊接位置的特殊性，釬焊方法常采用火焰釬焊或感應(yīng)釬焊，為確保焊接質(zhì)量，釬焊材料常采用與銅合金潤(rùn)濕性良好的銀基釬料[14]。

4 釬焊在高速列車牽引系統(tǒng)的應(yīng)用

牽引系統(tǒng)是高速列車運(yùn)行的心臟，是列車運(yùn)行的主動(dòng)力來(lái)源。高速動(dòng)車組的9項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)涵蓋了牽引力產(chǎn)生過(guò)程中的各項(xiàng)相關(guān)功能部件，其中，牽引變流器、牽引變壓器、牽引電動(dòng)機(jī)均屬于9項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，而這些部件在制造過(guò)程中離不開(kāi)釬焊技術(shù)的支持，由于這些部件材料、結(jié)構(gòu)的特殊性，釬焊甚至是這些部件唯一的焊接方法。

4.1 牽引電機(jī)的釬焊

交流永磁同步牽引電機(jī)相比交流異步電機(jī)具有單位質(zhì)量功率高、輸出轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，可使?fàn)恳姍C(jī)在自身體積較小的情況下實(shí)現(xiàn)更高的效率。國(guó)外一些正式運(yùn)營(yíng)的高速動(dòng)車組均采用永磁同步牽引電機(jī)，國(guó)內(nèi)量產(chǎn)的永磁同步牽引電機(jī)已經(jīng)配備在新的高速動(dòng)車組上。永磁同步牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

電機(jī)轉(zhuǎn)子由前、后壓圈，轉(zhuǎn)子沖片，多根導(dǎo)條，端環(huán)組成。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條嵌入端環(huán)釬焊槽內(nèi)，形成T型釬焊接頭，端環(huán)材料采用CuCr1Zr銅合金制作，導(dǎo)條采用純銅。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子工作時(shí)，導(dǎo)條與端環(huán)之間的連接會(huì)受到電磁力、離心力、振動(dòng)疲勞等多重作用的影響，所以要求焊縫具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度和抗疲勞能力[15]。導(dǎo)條與端環(huán)之間常采用火焰釬焊連接，也有少數(shù)廠家采取中頻整體感應(yīng)釬焊方法，可一次性完成電機(jī)轉(zhuǎn)子一端端環(huán)與導(dǎo)條的全部焊接，焊接效率顯著提升，同時(shí)保證各釬縫性能一致，減緩轉(zhuǎn)子局部應(yīng)力集中。為保證釬縫具有良好的性能，釬料常選用韌性強(qiáng)、流動(dòng)性較好的銀基釬料。

圖2 永磁同步牽引電機(jī)結(jié)構(gòu)

牽引電機(jī)換向器和電樞導(dǎo)線之間的連接除具有穩(wěn)定良好的導(dǎo)電性能外，在運(yùn)行過(guò)程中還應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。同時(shí)為保證換向片間以及電樞導(dǎo)線的絕緣并確保換向器工作表面硬度的下降，焊接過(guò)程應(yīng)盡量降低熱影響程度，釬焊技術(shù)很好地解決了該問(wèn)題。早期該部位的焊接常采用浸錫釬焊，但隨著高速列車的快速發(fā)展，部件運(yùn)行溫度逐漸升高，使用條件愈加苛刻，采用錫鉛焊常發(fā)生脫焊及甩錫等問(wèn)題，無(wú)法滿足運(yùn)行要求。為解決上述問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)開(kāi)始采用電阻釬焊進(jìn)行焊接，釬料選擇含銀的銅基中溫釬料[16]。

除上述部件外，牽引電機(jī)中定子回路環(huán)與引出線的焊接、定子引線并頭焊等均采用釬焊進(jìn)行連接，釬焊方法常采用電阻釬焊[17-18]。

4.2 牽引變壓器的釬焊

牽引變壓器是交流電力機(jī)車上的重要部件，用來(lái)將接觸網(wǎng)上取得的高壓電轉(zhuǎn)換為列車部件可用的電壓。牽引變壓器和高壓設(shè)備箱中的真空斷路器之間需要連接，材料通常選用硬銅線，該銅線承受25 kV電壓，其可靠性直接關(guān)系到整個(gè)動(dòng)車組的安全可靠運(yùn)行[19]。高壓設(shè)備箱內(nèi)部的硬銅連接線一端連接真空斷路器，一端連接牽引變壓器的端子。雖然高壓設(shè)備箱與牽引變壓器均固定在車體骨架上，理論上不存在位移，但在動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中兩者均在各自振動(dòng)，導(dǎo)致它們之間的硬銅連接線不斷受到不同方向的作用力，若此時(shí)連接線存在缺陷，則很容易發(fā)生斷裂。為確保接頭具有穩(wěn)定的連接，通常采用銀基釬料進(jìn)行連接。

4.3 高速列車散熱器的釬焊

高速動(dòng)車組散熱器主要用于冷卻牽引變壓器和牽引變流器。每列動(dòng)車組至少需要6臺(tái)或12臺(tái)冷卻裝置，每臺(tái)冷卻裝置配1臺(tái)或2臺(tái)散熱器[20]。國(guó)內(nèi)外高速動(dòng)車組均采用鋁制板翅式結(jié)構(gòu)散熱器，如圖3所示，在相鄰兩隔板間放置翅片，翅片兩側(cè)放置與翅片等高度的封條，組成一通道。根據(jù)流體的不同流動(dòng)形式，對(duì)各個(gè)通道進(jìn)行不同的迭集和排列組成芯體，芯體再與液體腔、法蘭等連接組成完整的板翅式散熱器。芯體的制造技術(shù)是散熱器制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝，芯體制造材料規(guī)格較薄且連接位置較多，常規(guī)的熔化焊無(wú)法滿足制造要求，采用釬焊可有效解決這些問(wèn)題。釬焊時(shí)兩層翅片之間的隔板采用雙金屬?gòu)?fù)合板，即在母體金屬表面覆蓋一層鋁硅釬料合金層，鋁硅釬料合金層熔化，使翅片和隔板焊接在一起。一般采用真空釬焊方法，也有采用氣體保護(hù)釬焊方法，但其外觀質(zhì)量、清潔度等達(dá)不到真空釬焊的效果[21]。

圖3 板翅式換熱器結(jié)構(gòu)

5 高速列車制造中常用的釬焊材料及選用原則

在高速列車制造中常用的釬料主要分為銀釬料和鋁釬料兩大類。

5.1 銀釬料

銀釬料來(lái)源于AgCu合金，以Ag、Cu為主要元素再添加其他元素組分構(gòu)成釬焊材料。銀釬料具有溫度適中、工藝性好的特點(diǎn)，同時(shí)釬焊接頭的強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性良好，是應(yīng)用極廣的硬釬料，在高速列車制造中常用來(lái)進(jìn)行銅及其合金部件的釬焊。常用的銀釬料組分及其使用性能如表1所示。

隨著釬料綠色、環(huán)保、高效焊接的發(fā)展趨勢(shì)，鄭州機(jī)械研究所有限公司相繼開(kāi)發(fā)了藥皮銀釬料、藥芯銀釬料等綠色復(fù)合釬料產(chǎn)品。復(fù)合釬料與傳統(tǒng)的實(shí)心釬料相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：自帶釬劑，釬焊時(shí)減少添加釬劑的工序，焊接效率高；成分調(diào)節(jié)靈活、節(jié)能節(jié)材、焊劑用量少、成本低、污染小、焊縫成形美觀，且可直接連續(xù)施焊。采用預(yù)制形狀的復(fù)合釬料還可實(shí)現(xiàn)釬劑和釬料定位、快捷、定量、高效的預(yù)加入，獲得性能優(yōu)異的釬焊接頭。藥皮釬料環(huán)在分液器上的應(yīng)用如圖4所示，采用藥皮釬料環(huán)與實(shí)心釬焊焊條用量對(duì)比如表2所示，采用預(yù)制復(fù)合釬料可明顯降低釬料用量[22-23]。復(fù)合型銀釬料已在空調(diào)、冰箱等行業(yè)的生產(chǎn)制造中獲得良好的使用效果，但在高速列車制造行業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)用上還有待推廣。

表1 常用銀釬料組分及使用性能

5.2 鋁釬料

鋁合金是高速列車制造過(guò)程中使用最多的材料，釬焊材料常選擇鋁釬料。由于鋁是極活潑的元素，在鋁釬料的選擇上除了要考慮釬料的潤(rùn)濕性、流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性、釬縫強(qiáng)度、釬料熱加工性外，還要關(guān)注釬料合金中元素與相匹配焊點(diǎn)的電化學(xué)腐蝕作用[4]。常用的鋁合金釬料組分及使用性能如表3所示。

表2 藥皮釬料環(huán)與實(shí)心釬焊焊條用量對(duì)比

圖4 藥皮釬料環(huán)在分液器上的應(yīng)用

表3 常用鋁基釬料組分及使用性能

5.3 釬焊材料的選用原則

選擇釬料前必須了解和評(píng)估釬料的3個(gè)基本特性：物理性能、熔化過(guò)程和可采用形式。釬料的物理性能基于其冶金組成，這些組分決定了釬料是否能與被連接的金屬匹配，即能夠濕潤(rùn)母材且不生成有害的冶金組分。另外也要考慮生產(chǎn)制造過(guò)程中要求的一些特殊性能。例如，真空釬焊要求釬料沒(méi)有任何易揮發(fā)元素，電子元件要求釬料具有較高的純度，抗腐蝕接頭需要釬料既要抗腐蝕又要與被連接的母材形成良好的冶金結(jié)合。

釬焊應(yīng)用中，釬料的液相線溫度非常重要，應(yīng)低于兩種母材的固相線溫度。在一些特殊復(fù)雜的釬焊過(guò)程中，還需特殊考慮液相線溫度，例如分步釬焊一個(gè)組件時(shí)，第二次釬焊操作不能破壞第一次的接頭，需選擇另一種釬料進(jìn)行焊接。

選用釬料時(shí)主要考慮母材的特點(diǎn)和對(duì)接頭性能的要求，一般應(yīng)綜合考慮以下因素：

（1）釬料的熔化溫度范圍合適，至少應(yīng)比母材的熔化溫度范圍低幾十?dāng)z氏度。

（2）釬料在釬焊溫度下應(yīng)具有良好的潤(rùn)濕性，以確保能夠充分填滿釬縫間隙。

（3）釬料與母材應(yīng)有擴(kuò)散作用，以使其形成牢固的結(jié)合。

（4）釬料成分應(yīng)穩(wěn)定和均勻，盡量削減釬焊過(guò)程中合金元素的燒損。

（5）釬焊接頭應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)要求，滿足力學(xué)性能、使用性能等方面的要求。

（6）釬料的經(jīng)濟(jì)適用性好。盡量選擇含有少量或不含稀有金屬或貴重金屬的釬料，還應(yīng)保證釬焊的高生產(chǎn)率。

（7）釬料應(yīng)具有加工變形能力，以便制成各種形狀。

正確選用釬料是獲得優(yōu)質(zhì)釬焊接頭的關(guān)鍵，應(yīng)從釬料與母材的相互匹配、釬焊件的使用工況要求、現(xiàn)有設(shè)備條件以及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮：

（1）釬料與母材的匹配。針對(duì)確定的母材，選用熔點(diǎn)合適的釬料，對(duì)母材有良好的潤(rùn)濕性和填縫能力。能夠與母材合理地相互作用，避免形成脆性金屬間化合物。

（2）釬料與釬焊方法的匹配。不同的釬焊方法對(duì)釬料性能的要求各不相同。采用火焰釬焊時(shí)，釬料的熔點(diǎn)應(yīng)與母材的熔點(diǎn)相差較大，避免母材局部過(guò)熱、過(guò)燒或熔化現(xiàn)象；采用電阻釬焊時(shí)，釬料的電阻率應(yīng)大于母材的電阻率，以提高加熱效率；爐中釬焊時(shí)釬料中易揮發(fā)元素的含量應(yīng)較少，保證在釬焊過(guò)程中不會(huì)因合金元素的揮發(fā)而影響接頭性能。

（3）保證釬焊接頭滿足使用要求。不同的工作環(huán)境和使用條件對(duì)釬焊接頭性能的要求也不相同，如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、工作溫度、力學(xué)性能、密封性、抗氧化性、耐腐蝕性等，選擇釬料時(shí)應(yīng)著重考慮其主要使用要求。最常見(jiàn)的釬焊接頭使用要求是強(qiáng)度、抗氧化性和耐腐蝕性，這些性能可通過(guò)焊后試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。

（4）釬焊結(jié)構(gòu)要求。鑒于某些焊接結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，需要將釬料預(yù)先加工成形，如制成環(huán)狀、墊圈、墊片、箔材和粉末等，放置在待焊部位。選用釬料時(shí)應(yīng)充分考慮其加工性能能否制成所需要的形式。

（5）生產(chǎn)成本。包括釬料的成本、成形加工成本和釬焊方法及設(shè)備投資等方面的成本。生產(chǎn)批量小時(shí)，優(yōu)先考慮產(chǎn)品的性能和質(zhì)量；大批量生產(chǎn)時(shí)，降低釬料成本具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

6 高速列車制造中的釬焊技術(shù)問(wèn)題

雖然釬焊技術(shù)已在高速列車制造中成熟應(yīng)用，但在釬焊結(jié)構(gòu)、釬料選擇以及釬縫質(zhì)量的控制方面仍存在較多問(wèn)題，不僅為列車的安全運(yùn)行埋下隱患，也限制高速列車向更高水平裝備的升級(jí)。

在列車車體用鋁合金蜂窩板的釬焊方面，釬縫質(zhì)量控制是制造過(guò)程中的難點(diǎn)，目前在鋁合金蜂窩板的釬焊方面國(guó)內(nèi)僅少數(shù)企業(yè)能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，但在使用過(guò)程中仍存在面板與芯體脫離狀況，整體釬縫強(qiáng)度的穩(wěn)定性與均勻性控制程度不夠，相比國(guó)外企業(yè)技術(shù)落后較大。另一方面，國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)的鋁合金蜂窩板面板材質(zhì)大多為3xxx系鋁合金，強(qiáng)度相對(duì)較低，因此在車體制造中常用來(lái)制作車體的地板用材，為進(jìn)一步推進(jìn)車體輕量化，選用6xxx系鋁合金是蜂窩板未來(lái)發(fā)展的主要方向，但其釬焊性能較差，國(guó)內(nèi)仍需在釬焊材料的選用及釬焊技術(shù)的開(kāi)發(fā)上做出更多努力。

良好的釬縫強(qiáng)度和致密程度是板翅式換熱器安全運(yùn)行的關(guān)鍵。板翅式換熱器在制造過(guò)程中常出現(xiàn)局部泄漏、成品率較低的問(wèn)題。一方面所選用的釬焊工藝不合理所致，如焊前清洗程度不夠、釬焊夾具造成的部件溫度不均勻、釬焊溫度過(guò)高造成熔蝕現(xiàn)象等；另一方面與釬焊材質(zhì)的自身焊接性有關(guān)。焊后的清洗程度對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，清理不足會(huì)導(dǎo)致在運(yùn)行過(guò)程中釬劑、釬縫殘?jiān)撀?，造成芯體阻塞。

管路和線體是高速列車的重要組成部分，管路及線體釬焊接頭的有效連接是列車內(nèi)各部件穩(wěn)定運(yùn)行的保證。在焊接管體及線路時(shí)，除選擇合適的釬料和釬焊工藝外，還應(yīng)優(yōu)化接頭結(jié)構(gòu)，避免局部應(yīng)力較大。

7 對(duì)高速列車制造中釬焊技術(shù)發(fā)展的建議

中國(guó)高速列車生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過(guò)引進(jìn)消化階段，已逐步具備獨(dú)立的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力，釬焊技術(shù)在高速列車的制造應(yīng)用中日臻完善。為進(jìn)一步提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能力以及為高速列車向高端裝備升級(jí)提供有力支撐，結(jié)合國(guó)內(nèi)高速列車生產(chǎn)制造企業(yè)的現(xiàn)狀和釬焊技術(shù)的研究進(jìn)展，高速列車制造中釬焊技術(shù)應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、綠色化、優(yōu)質(zhì)化、經(jīng)濟(jì)化5個(gè)方面開(kāi)展相關(guān)工作。

標(biāo)準(zhǔn)化是高速列車穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)前提。我國(guó)自引進(jìn)高鐵制造技術(shù)以來(lái)，經(jīng)過(guò)消化吸收已逐步形成自有的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系，在熔化焊制造標(biāo)準(zhǔn)方面已足夠完備，但在釬焊技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方面還捉襟見(jiàn)肘，生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)與科研院所加強(qiáng)合作交流，結(jié)合各自優(yōu)勢(shì)，加快高速列車釬焊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。

自動(dòng)化是“中國(guó)制造2025”的基本理念和重要工程，高速列車行業(yè)的人力成本日趨高漲，甚至威脅到行業(yè)發(fā)展，自動(dòng)化是釬焊行業(yè)的共同需求。批量較大的產(chǎn)品都在向自動(dòng)化釬焊發(fā)展。自動(dòng)化不僅可以減少人工成本，還能夠穩(wěn)定焊接過(guò)程變量，減少人工因素干擾，形成性能更為均勻一致的焊縫。

綠色化的內(nèi)涵包括減少排放、節(jié)省材料、提高能效和降低能耗。高速列車制造中熔化焊在減材、節(jié)能方面發(fā)展迅速，但在釬焊技術(shù)制造方面發(fā)展相對(duì)緩慢，如部分構(gòu)件仍采用含鎘釬料，在藥芯釬料和減少釬劑用量等綠色釬焊技術(shù)方面重視程度不夠。

優(yōu)質(zhì)化要求釬焊接頭具有更長(zhǎng)的疲勞壽命，而釬縫中的缺欠是影響疲勞壽命的主要因素，因此隨著列車服役壽命的增加和使用環(huán)境的愈加苛刻，要求不斷減少釬縫中的缺欠，提升釬焊接頭質(zhì)量。在釬焊材料與工藝適當(dāng)?shù)那闆r下，釬料潔凈度是影響缺欠形成的重要因素。

經(jīng)濟(jì)性是制造業(yè)的永久需求，在高速列車制造中為安全起見(jiàn)，釬焊材料仍采用含銀量較多的高成本釬料，低銀釬料、銅基釬料、復(fù)合釬料和預(yù)制釬料是節(jié)省釬料成本的主要方向；高效釬焊工藝和高可靠釬焊技術(shù)是降低釬焊成本的另一途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì).中國(guó)制造2025藍(lán)皮書(shū)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[2]國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì).《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新綠皮書(shū)——技術(shù)路線圖[M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[3]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì).《焊接手冊(cè)》焊接方法及設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[4]張啟運(yùn)，莊鴻壽.釬焊手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[5]蘇曉麗，沈錦飛.基于DSP控制的手持式高頻感應(yīng)釬焊電源的研究[J].工業(yè)加熱，2014，43（5）：46-48，56.

[6]樊卓志.鋁合金蜂窩板的隔熱性能及熱力耦合數(shù)值模擬研究[D].云南：昆明理工大學(xué)，2013.

[7]陸思曉，翟純純，胡增榮.高速列車新型蜂窩壁板材料的研究現(xiàn)狀[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（5）：46-47.

[8]姚俊峰.中溫自反應(yīng)精密釬焊制備鋁蜂窩結(jié)構(gòu)的原理與技術(shù)研究[D].天津：天津大學(xué)，2014.

[9]伊藤泰永，蔡千華，姚懋許.鋁合金釬焊蜂窩板及其應(yīng)用[J].國(guó)外機(jī)車車輛工藝，2000（5）：21-25.

[10]石丸靖男，張耀宏，張芳.高速鐵道車輛用釬焊鋁蜂窩板及其加工[J].國(guó)外機(jī)車車輛工藝，2001（2）：11-17.

[11]張寶朝，尹濤.動(dòng)車組用銅管釬焊工藝淺析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2013（14）：38-39.

[12]李爽.釬焊溫度和冷卻方式對(duì)T1銅熱影響區(qū)組織和機(jī)械性能的影響[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2013，20（11）：23-26.

[13]程芳玲，劉承勃，路浩，等.不同銀基釬料對(duì)銅管釬焊質(zhì)量的影響[J].焊接技術(shù)，2016，45（4）：70-72.

[14]魏京利，房加坤，程芳齡，等.不同材質(zhì)銅管匹配釬焊工藝研究[J].焊接技術(shù)，2015，44（6）：26-29.

[15]曾美揚(yáng).CuCr1Zr銅合金感應(yīng)釬焊工藝及釬焊接頭組織性能的研究[J].焊接技術(shù)，2012，41（3）：16-18.

[16]李秀珍.直流牽引電機(jī)換向器和電樞導(dǎo)線的電阻釬焊[J].電機(jī)技術(shù)，1984（4）：44-46.

[17]楊振中.大功率異步牽引電動(dòng)機(jī)端環(huán)焊接[J].電機(jī)技術(shù)，2006（1）：49-51.

[18]謝貴生，趙東超，時(shí)興華，等.電阻釬焊次數(shù)對(duì)牽引電機(jī)定子并頭釬焊質(zhì)量的影響[J].電焊機(jī)，2017，47（1）：109-112.

[19]王洪波.CRH2型動(dòng)車組高壓設(shè)備箱連接線設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（8）：103-105.

[20]孔麗君.高速動(dòng)車組用散熱器結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵工藝對(duì)比[J].內(nèi)燃機(jī)車，2012（11）：1-6，34，55.

[21]張莉，張凱榮，趙金星，等.高溫高風(fēng)沙動(dòng)車組牽引變壓器冷卻單元的研制[J].鐵道機(jī)車與動(dòng)車，2017（3）：1-4，8.

[22]趙建昌，呂登峰，龍偉民，等.新型藥芯銀釬料的制造技術(shù)及應(yīng)用前景[J].焊接，2016（5）：9-11，73.

[23]呂登峰，陳寶玉，鐘素娟，等.新型環(huán)保藥皮釬料環(huán)的研制及應(yīng)用[J].焊接，2017（4）：17-20，1.