溫州城軌不銹鋼車輛鼓型側墻弧焊工藝研究

  至德鋼業(yè)之前介紹了溫州城軌不銹鋼車輛鼓型側墻弧焊工藝的研究過程及成果，通過選用合適的焊接工藝對城軌不銹鋼車輛側墻進行焊接，很好地控制了不銹鋼車輛側墻變形程度，選定出了適合該側墻焊接的工藝方法，制定出了不銹鋼車輛鼓型側墻弧焊工藝。溫州城軌不銹鋼車輛因其較好的撞擊吸能特性、防火安全性、輕量化和維護成本低等特點，已成為重要的發(fā)展方向之一，城軌不銹鋼車輛側墻從外形上主要分為兩種形式：一是梯型側墻；二是鼓型側墻。相對于梯形側墻，鼓型側墻客室內部擁有更大的空間。從焊接工藝考慮，鼓型側墻相對梯形側墻在外形輪廓度、平面度控制上對工藝要求更加嚴苛。浙江至德鋼業(yè)有限公司拉合爾不銹鋼地鐵項目為例，探討不銹鋼車輛鼓型弧焊側墻制造工藝。

一、設計結構分析

    拉合爾側墻主要由三塊大側墻單元、兩塊小側墻單元和門框組成，側墻單元由側墻骨架和側墻蒙皮通過電阻點焊構成，側墻骨架由橫梁和立柱通過插接弧焊的方式得到。橫梁、立柱選用厚度1mm或1.5mm，材質為SUS301L的不銹鋼管。和公司生產的安卡拉項目側墻相比，兩者均為鼓形側墻，基于車輛輕量化考慮，拉合爾側墻取消了點焊立體接頭等設計，側墻骨架焊接方式由電阻點焊改為弧焊，同時減小了側墻骨架板材厚度。拉合爾側墻制造過程主要分為側墻骨架組焊、側墻單元組焊、側墻總成和側墻附件組焊。

二、工藝難點分析及控制措施

   側墻輪廓度、平面度是不銹鋼側墻制造的技術難點，其主要影響因素為焊接變形。本項目側墻骨架工序采用弧焊方式，熱輸入大，側墻骨架在焊后變形大。側墻單元、側墻總成工序主要為點焊工藝，熱輸入小，焊后變形相對較小。因此影響不銹鋼側墻外表質量的主要工序為側墻骨架組焊工序。各工序的主要控制措施如下：

2.1 來料質量控制

   時立柱下邊緣和工裝下表面不能完全貼合，立柱和橫梁形成錯邊。如果角度過小，即邊緣上翹，后續(xù)蒙皮和骨架點焊時，蒙皮和立柱上翹的兩邊緣之間形成應力集中，蒙皮表面會出現(xiàn)凹坑。

2.2 骨架裝配控制

   側墻骨架裝配質量直接決定側墻單元的輪廓度及平面度。由于側墻骨架的橫梁與立柱采用弧焊連接，大量的熱量聚集在焊縫區(qū)域，使焊接之后的骨架會發(fā)生變形，需要通過工裝采取反變形的方法來控制焊接變形。側墻骨架工裝對于保證骨架的平面度和輪廓度非常重要，其主要實現(xiàn)以下作用：1.在橫梁方向設計反變形，減少側墻骨架焊接之后的變形量；2.為了保證骨架縱向的輪廓度，工裝立柱方向的輪廓設置需要和側墻立柱保持一致；3.設計拉緊塊，使立柱、橫梁插接裝配后和工裝表面緊密貼合?；谝陨纤悸吩O計工裝如圖。

2.3 骨架弧焊控制

   為了減少焊接變形，需要控制各焊縫的焊接方法和焊接順序。采用立向下的焊接方式，熱輸入量較少，形成的焊角較小，能夠有效地控制焊接變形。根據對稱原則，從中間向兩端完成橫梁與立柱的焊縫焊接。為減小焊接時骨架的整體變形，可在側墻骨架組焊時分別添加通長梁點固，加強橫梁懸臂部分和大側墻上部小縱梁的剛性，側墻單元組焊完成后切除通長梁，不影響后續(xù)工藝。

2.4 側墻骨架調修

  上述方法焊接后，使用專門的輪廓度模板和塞尺測得骨架組焊后橫梁和立柱錯邊量在0.4mm左右，需要用工具將其校正為0.2mm以內（否則側墻單元點焊完畢后表面平整度差）。骨架組焊完成后，由于焊接變形，側墻骨架的平面度、輪廓度的誤差大，必須通過火焰調修的方法使側墻平面度控制在1.5mm以內，輪廓度控制在1mm以內。因側墻主要由1~2mm不銹鋼薄板組成，產生的變形主要為彎曲變形或波浪變形，故一般采用點狀加熱法。為提高矯正速度，避免冷卻后加熱處產生小泡突起，每加熱完一個點后，應立即使用銅錘敲打該加熱點周圍，在敲打的同時，里面需要鋼板頂住，敲打結束時應立即澆冷水冷卻。

2.5 側墻單元組焊

  側墻骨架調修合格后，需在蒙皮臺位與蒙皮進行電阻點焊，完成側墻單元組焊。為防止蒙皮鼓包，點焊順序應為從側墻中間向側墻兩邊進行。同時根據實際制造經驗。先進行側墻窗下部分點焊，再進行側墻窗上部分點焊，焊接完成后，側墻輪廓度及平面度較好。側墻單元脫胎后，需再一次使用專用輪廓度模板檢測側墻單元輪廓度，如有超差，需在后續(xù)工序中采取工藝措施進行調整。

2.6 側墻總成和附件組焊

   側墻總成工序分別為門框吊裝、側墻單元吊裝、側墻總體撓度設置、設備點焊和其他弧焊。為便于后續(xù)車體總成組焊中側墻與底架的連接，側墻必須設置與底架撓度相匹配的撓度值。如果側墻撓度與底架撓度不匹配，造成側墻中部區(qū)域懸空（門立柱底部和底架邊梁出現(xiàn)間隙），車體組焊時為了裝配需要，強制下壓側墻，易導致側墻蒙皮鼓包，影響側墻外觀質量。為了防止側墻蒙皮下部鼓包的現(xiàn)象，須使側墻撓度與底架的撓度匹配。采用以側墻窗框中心線為基準、側墻下方定位調節(jié)的方法設置側墻撓度。通過采取以上措施，側墻平面度可控制在1.5mm以內，輪廓度控制在1mm以內。解決了側墻外表面焊接變形嚴重、鼓包等不美觀的問題。為后續(xù)不銹鋼鼓型側墻弧焊工藝提供解決措施，具有一定的指導意義。