铝合金因其密度小、可回收性好等优点在各种列车制造中得到越来越广泛的应用,比如列车车厢、壁板以及底板等均可采用铝合金材料制造。但是铝合金焊接是铝合金应用的一个主要障碍。采用熔焊方法焊接铝合金容易产生气孔、裂纹,尤其是表面氧化膜的存在使得铝合金的熔焊连接比较困难。1998年发生在德国Eschede的撞车事故以及1999年发生在英国Ladbroke Grove的撞车事故,引起了人们对铝合金列车制造技术的再思考。
在1999年的事故中,许多焊接接头灾难性地失效了(被称为焊缝开裂现象)。调查结果表明,铝合金挤压成型件沿着焊缝断开了。这是由于(熔焊)焊缝位置的冲击韧性比较差,缺乏塑性变形能力,结构沿着焊缝失效了,而不是以一种可控制的方式发生变形。所以熔焊接头的抗撞击能力比较低。调查报告(HSC Report)建议采用熔焊的替代性方法焊接铝合金。搅拌摩擦焊技术是铝合金列车制造中最受关注的替代焊接技术。
日本日立公司在铝合金列车制造领域取得了突破性进展,提出了A-Train概念,即采用搅拌摩擦焊技术拼接双面铝合金型材来制造自支撑结构的铝合金车厢。以A-Train概念为蓝本的列车已广泛服务于日本轨道交通业,A-Train概念的列车比普通列车运行速度更快,但车厢内环境却更安静,并且抗冲击性更好。
日立公司对采用的搅拌摩擦焊技术有以下评价:
1.基本无变形、无收缩,焊后金属无变色,精确的
搅拌摩擦焊车体制造。
2.不需要填丝、不需要保护气,无飞溅、无烟尘、
无UV射线辐射、无缺陷。
3.搅拌摩擦焊接头强度优于MIG焊接头,变形是MIG
焊的1/12。
4.中空铝合金挤压型材减少了车体制造零件可以实
现大尺寸(整体)内壁模板安装。
5.流行趋势、低成本、低维修费用、低操作要求 、
低能源消耗。