铝合金车体制造工艺及焊接变形控制

铝合金车体制造工艺及焊接变形控制

刘 毅  孙洪沿  毛 晓

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111

摘要：铁路运输是我国当前运输行业的主要模式。相较于其他运输模式，铁路运输优势较明显，具有较高的快捷性、安全性与环保性。当前，随着车辆研发技术水平的不断提高，车体制造逐渐呈现出一定的创新化发展，趋势趋向于高速化、轻量化发展。在车体生产中，因铝合金材料耐腐蚀性较强、密封性较高，且密度偏低，逐渐成为当前车体制造的主要材料。作为轨道车辆的主要承载结构，铝合金车体的制造质量会直接影响到整辆列车的使用性能与安全性能。

关键词：铝合金；车体制造；工艺；焊接变形

前言：当前随着城市化建设任务脚步的不断加快，城市间的内部交通逐渐完善，也逐渐成为影响城市居民生活质量及城市经济发展的主要因素。在城市发展中，交通行业的发展至关重要。而作为其中的主要模块，轨道客运车辆的制造备受行业关注。当前，大多轨道客运车辆所选择的制造结构都是铝合金车体，但该车体在制造工艺方面稍显复杂，且较容易出现焊接变形问题。所以，加强制造工艺的优化与焊接变形问题的控制，是相关领域迫切需要解决的一大问题。

1铝合金车体制造工艺

1.1车体组装

铝合金车体的组装流程包括以下几个环节：底架组装－侧墙组装－车顶组装-端墙组装－司机室组装[1]。

在底架组装环节，制造人员首先需对底架的质量及稳定性进行检查，确保不存在质量问题后进行入胎操作。在此环节，需对边梁的纵向中心与工装中心进行对正处理，确保位置精准后，拉紧底架。制造人员需着重关注焊接变形问题，确保车体保持稳定状态且满足制造要求。通常情况下，因铝合金车体的加工磨耗板厚度偏低，所以制造人员需对底架的预制挠度进行精准控制。

在侧墙组装环节，首先制造人员需根据图纸要求及施工要求，在侧墙材料中进行中心孔定位操作，同时要固定车体纵向底架边梁。完成操作后，需对两端门口处的余量进行检查，确定其处于要求范围。若出现问题，制造人员需着重关注部件的中心线部分，判断是否存在中心线定位不准情况，并酌情调整。

在车顶组装环节，制造人员需要以纵向中心定位的方式确定车顶的装配位置，同时需要对车厢对角线的尺寸进行测量与调整，确保车顶材料能够完全吻合于侧墙部分的型材插口。确保两者完全吻合后，制造人员需要对车顶及侧墙之间所产生的缝隙进行处理。通常情况下，需使用压铁加尼龙垫块进行调休，而后进行焊接。焊接期间为避免出现遗漏，制造人员需要按照固定流程进行操作。在此期间，还需对车体的高度、宽度、对角线等参数加以酌情调整。针对于车顶焊缝的连接，制造人员可借助自动化焊接设备进行操作，而对于车内的焊缝，则需采取手工焊接手段。

在端墙组装环节，制造人员既要注重减小或消除累积公差，也要对车体的重要参数加以控制，如外形轮廓度、端墙垂直度、车体的内高内宽以及纵向直线度等等[2]。尤其是门口尺寸的参数，制造人员一定要重点关注并加以严格控制。在安装端墙期间，制造人员需先对端门口高度进行测量，了解参数的前提下，明确端墙下沿需去除的具体部分。完成测量操作后，需对端墙外侧进行检查，确保其可以与底架边梁端头形成稳定连接，必要时可借助锤击设备进行调修。

在司机室组装环节，制造人员需先利用专业的调运设备将司机室调运至底架上方，而后观察司机室前墙位置，判断其是否可与底架形成有效配合。若检查发现两者在安装期间会出现缝隙，则需利用专业角磨机设备，适当磨修边梁。安装司机室期间，制造人员不可对基准立柱加以过多操作，避免在车体制造过程中产生附件高度尺寸超差问题，对后续制造安装环节造成影响。

1.2车体调修

车体调修工作的开展可有效增强铝合金车体制造的精准性与质量，具体包括以下几个要点。

一是调修焊缝局部突变问题。当类似问题产生，制造人员可采取的主要调修工艺为冷调修，利用锤击设备，对局部突变位置进行锤击，以此使得工件产生塑性形变，但又不会对车体结构造成影响。

二是调修车体较小变形问题。类似问题产生时，制造人员可采取的主要调修工艺为火焰调修，该调修工艺主要遵循了热胀冷缩的原理。操作期间，制造人员可通过加热焊缝的方式，使得焊缝部分释放应力。通过改变焊缝金相组织的方式，对变形问题加以处理。

三是调修非焊接引起的变形问题。类似问题产生时，制造人员可对局部车体部位进行加热处理，必要时可施加外力，使之达到规定的尺寸要求。完成整体操作后，制造人员还需及时利用冷风设施对加热部位进行冷却处理，使之可快速达到冷却状态。

1.3其他操作

完成车体主要模块的安装与调修操作后，制造人员需做好附件安装、焊缝打磨以及车体加工等工作。

在附件安装期间，制造人员需先安装焊接件，而后通过检测确定存在问题的部位进行调修处理，最后逐一安装铆接附件与粘接附件。

在焊缝打磨期间，制造人员需先完成车体称重工作，对存在不合格情况的车体部位进行精准调修，并根据具体制作要求确定需打磨的焊缝。打磨期间，制造人员应避免对车体造成破坏，完成打磨操作后进行全面的pt检测。

在车体加工期间，制造人员需关注的主要车体部分为车体加工孔以及磨耗板。整体处理工作结束后，制造人员需进行车体防护操作，及时清理车体内的杂物与表面污渍。

2铝合金车体焊接变形问题产生的原因

一方面，相比于钢铁熔点，铝合金的熔点更低，然而其溶解热和比热却相对偏高。所以在铝合金车体焊接期间，制造人员需要提供大量的热，整体操作的温度要求与时间要求相对较严格，因控制难度偏大，致使变形问题极易产生。

另一方面，铝合金车体焊接期间，需制造人员进行多次操作。并且因制造成本的限制，在铝合金车体制作中，制造人员需应用到较多的型材，以插接方式使之成为部件模块。因操作频繁，也极易引发变形问题。

此外，在铝合金车体焊接中，通常需要制造人员进行二次焊接操作。但因二次焊接与一次焊接之间会存在一定差异，且刚性压紧应力与收缩应力会出现进一步叠加，进而引发变形的风险。

3铝合金车体焊接变形问题控制对策

首先，在车体焊接之前，制造人员需对接头设计加以适当改善。必要时，项目设计人员可对焊接顺序及工艺流程加以适当的调整简化，尽量减少不必要的焊接操作。此外，制造人员可在车体周边固定工装装置或顶针，借助辅助工具有效控制车体的挠度，进而达到反变形目的[3]。

其次，在车体焊接期间，制造人员需做好以下几点工作。第一，固定焊接顺序，焊接车体焊缝；第二，在处理较长焊缝时，需要两名及以上的制造人员同时进行焊接，以对角焊接举措控制焊接变形问题；第三，在处理多道多层焊缝时，制造人员可采取分段退焊焊接法或分段跳跃焊接法，以充分降低热量输入集中程度，进而避免变形。

最后在车体焊接完成后，若制造人员发现焊接后的效果并未达到相关规定，则需对未达标准的车体部分进行局部加热，而后对变形部分进行纠正。通常情况下，矫正焊接变形问题既会造成较大的人力与财力消耗，也会产生噪音污染，所以应尽量在焊接前与焊接中阶段控制变形问题。此外，在焊接后的变形问题处理中，制造人员应尽量缩短纠正时间。

结论：综上所述，铝合金车体的制造工艺稍显复杂，但控制好各环节的操作，有助于提高整个车体的安全性能与使用性能，切实提高车辆的运输效应。结合文本分析来看，在铝合金车体制造过程中，焊接变形问题极易产生。类似问题的出现不仅会影响整个车体的结构框架，也会埋下较大的安全隐患。对此，制造人员需精准把握焊接环节的工作要点，做好焊接前、中、后各个阶段的控制工作，有效规避变形问题，切实提高车体制造质量。

参考文献：

[1]董净泉. 铝合金车体焊接变形原因及控制措施 [J]. 设备管理与维修, 2023, (16): 122-123.

[2]葛少平,赵丽玲,田新莉. 铝合金车体制造工艺及焊接难点控制 [J]. 焊接技术, 2021, 50 (04): 88-91.

[3]侯继峰. 铝合金车体焊接变形及其控制方法初探 [J]. 山东工业技术, 2021, (20): 40.