車體蒙皮焊接變形控制及調平工藝分析

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機車車體側壁結構一般由內部骨架和外部蒙皮組焊而成，側壁骨架一般由型鋼或壓型件拼焊而成，自身剛度有限，蒙皮為2-3mm冷軋鋼板，在側壁組焊和車體總成組焊過程中極易產生焊接變形，導致蒙皮表面凹凸不平，如果后續調平不到位就會直接影響車體整體外觀質量。盡管隨著焊接技術的不斷發展以及裝備能力的提升，焊接變形的控制手段有了很大的提升，但由于整體投入較大，尤其是對于多品種小批量生產情況下傳統工藝方法還是有更加廣泛的應用，本文主要是介紹幾種常見的車體蒙皮焊接變形控制方法和調修工藝，以及針對不同結構特點產品的具體應用。

1蒙皮漲拉工藝

蒙皮漲拉工藝在機車及客車制造中有著比較廣泛的應用，分為冷漲拉和熱漲拉兩種方法，其中冷漲拉又分為一次冷漲拉和二次冷漲拉，熱漲拉根據熱源不同又分為火焰加熱漲拉和電加熱漲拉。一次冷漲拉工藝方法為：將蒙皮一端分段焊接固定在側壁立柱上，另一端固定在漲拉裝備上進行牽引，使得蒙皮在拉緊狀態下與側壁骨架貼合，內部與骨架分段焊接，但是一次冷漲拉由于一端固定在側壁立柱上，漲拉過程中產生的反作用力主要由骨架承受，而一般側壁骨架剛度有限，漲拉力不允許過大，蒙皮漲拉不夠充分，特別是蒙皮長度超過7m的情況下效果不是很理想，為解決該問題，一般都采用二次冷漲拉，二次冷漲拉工藝方法是在在一次冷漲拉工藝實施前將預校平的蒙皮預先在漲拉機上漲拉，使蒙皮超過其屈服極限產生一定的塑性變形，蒙皮延伸量大致控制在0.1%-0.15%左右，之后按照一次冷漲拉方法與側壁骨架組焊，效果明顯優于一次冷漲拉，因此應用更加廣泛。熱張拉工藝基本過程與一次冷漲拉工藝相似，差別在于蒙皮漲拉過程中對蒙皮進行加熱，根據“熱脹冷縮”原理，在蒙皮漲拉時通過加熱使蒙皮在膨脹狀態下焊接在側壁骨架上，冷卻后蒙皮收縮繃緊。熱漲拉根據加熱源不同分為火焰加熱漲拉和電加熱漲拉，火焰加熱漲拉由于蒙皮面積較大，加熱過程中很難保證受熱均勻，容易造成局部受熱產生難以消除的變形，操作難度較大，應用較少，常用的熱漲拉為電加熱漲拉，通常使用低電壓大電流電源進行加熱，操作上相對簡單，加熱均勻，漲拉量容易控制，效果較好。另外，為避免車體骨架承受漲拉過程中的反作用力，可以在漲拉時將蒙皮兩端均固定在漲拉裝備上，而不是一端預先焊接在側壁立柱上，漲拉后通過兩側的頂緊裝置使蒙皮與立柱密貼。

2真空吸附調平工藝

真空吸附調平工藝主要是應用于側壁蒙皮與骨架焊接后局部變形的調修。真空吸附調平裝置主要包含一套真空泵以及配套相應的真空調平板，真空調平板的大小根據被調平面骨架網格而定，應超過骨架網格大小。真空調平板整體結構如圖1所示，為確保調平板與側壁蒙皮四周貼合，形成一個封閉內腔，在真空調平板的四周設置了凹槽，如圖2，利用耐高溫橡膠密封條在吸真空時調平板與蒙皮嚴密貼合。同時，為確保調平板與蒙皮之間的空氣能順利抽走在調平板的中心設置了抽真空孔，在工作面上設置縱橫交錯的且連通的網格狀氣流槽，且氣流槽與中心抽真空的孔相通，如圖3。真空吸附調平主要工藝過程為：將真空吸附板放置在需要調平的位置上，抽真空后吸附在蒙皮表面上，在蒙皮背面采用火焰進行烘調，烘調時從凸點位置向外做梅花狀圓點烘烤，圓點數量、密集程度根據變形大小調整，圓點直徑控制在25-30mm，加熱溫度盡量控制在550-600℃（暗櫻紅色），不超過700℃，避免過燒，同時為提高效率，烘調后可采用橡膠錘進行敲擊，然后采用高壓風進行風冷冷卻，另外在烘烤時也可以設計專用多頭烘槍提高烘烤效率。

3不同結構側壁蒙皮調平工藝應用

3.1骨架剛度偏小且網格不規則的側壁。如圖4所示，側壁骨架由各種壓型件、角鋼、立柱、斜撐等組焊而成，整體剛度偏小，且立柱、斜撐組成的骨架網格不規則，對于該類型的結構我們基本上采用以蒙皮漲拉為主，真空吸附調平為輔的工藝進行變形控制就調平，主要工藝過程如下：①側壁骨架組焊后，先進行車體總成，將側壁、間壁、頂蓋與車架進行組焊，形成車體骨架，對側壁骨架進行調平，平面度控制在1.5mm/m之內；②將車體骨架調運至蒙皮漲拉臺位，調整車體橫向、縱向中心線與臺位中心一致，誤差不大于10mm，調整兩側風缸位置，確保風缸壓緊時能壓在立柱上，如圖5、圖6；③將蒙皮吊入漲拉臺位，兩端與油缸相連的工藝板焊接，控制兩端液壓油缸對蒙皮進行預拉緊，如圖7；④通電加熱，加熱時間控制在5-7分鐘，測量蒙皮伸長量，伸長量范圍為18-26mm（蒙皮總長為17600mm）；⑤控制車體兩側氣缸，將蒙皮與側壁骨架壓緊，在車體內部對蒙皮與骨架進行分段焊焊接，分段焊接完后用等離子切割機切斷蒙皮兩端與工藝板的連接；⑥左右側壁各有上下兩塊蒙皮，漲拉時按左上、右上、左下、右下順序進行；⑦蒙皮漲拉后進行平面度檢測，對超差部位采用火焰烘調，對于局部骨架網格規則的部位也采用真空吸附裝置進行輔助調平。3.2骨架剛度較大且網格規則的側壁。如圖8所示，側壁骨架采用規則的矩形鋼管組焊而成，剛度較好且網格尺寸規則，對于該類型的側壁結構，我們基本上采用真空吸附調平工藝進行調平，主要工藝過程為：①車體總成完成后將車體吊運至調平臺位；②選擇合適的真空調平板，要求調平板四周能壓在骨架上，將調平板吊至相應的網格位置并與蒙皮貼靠，打開真空泵進行抽真空，確認調平板與蒙皮緊密吸附；③在車體內部對相應蒙皮進行火焰烘烤，烘調時從凸點位置向外做梅花狀圓點烘烤，圓點數量、密集程度根據變形大小調整，圓點直徑控制在25-30mm，加熱溫度盡量控制在550-600℃（暗櫻紅色），同時采用橡膠錘敲擊、高壓風冷卻；④測量調平后的蒙皮平面度，局部超差的進行二次調平。

4結論

采用上述方法對側壁蒙皮焊接變形進行控制和調平后，平面度能夠控制在2mm/m2范圍內，蒙皮漲拉和真空吸附調平都是控制蒙皮平面度比較有效的傳統工藝，只要熟悉掌握其原理和方法，并結合具體產品結構特點，在其它類似薄板件變形控制和調平上可以進行廣泛的運用。

參考文獻：

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作者:姜明 單位:中車戚墅堰機車有限公司