全焊接铝合金B型地铁车体焊接变形研究

全焊接铝合金 B 型地铁车体焊接变形研究

夏乾峰

宁波中车轨道交通装备有限公司 浙江 宁波 315101

摘要：本研究通过对车体结构内高及内宽尺寸变化的统计分析，得出变化趋势。为后续车体焊前尺寸的优化设置提供数据支持，减少车体结构焊后尺寸超公差情况的出现，实现车体制造高效高质完成。

关键词：铝合金车体；尺寸控制；焊接变形

1全焊接铝合金B型地铁车体结构特点及制造工艺流程

本文所述全焊接铝合金B型地铁车体结构是由底架、侧墙、端墙、司机室（仅头车)、车顶等通过MIG焊连接组成的厢体结构。各大部件由中空挤压铝型材组成，使车体结构在满足车体轻量化设计的前期下保证强度要求。车体结构制造工艺流程可简化：为1底架入胎→2侧墙定位固定→3车顶定位固定→4端墙定位固定→5焊前尺寸调整→6焊接→7焊后尺寸测量。从流程中可以看出本车型焊后不进行调修，车体的最终尺寸要依靠焊前的合理调整来实现。而车体尺寸在焊接前后肯定会有变化，因此焊前尺寸的确认和调整至关重要。本文通过对实际生产过程中一列车（6辆)的焊接前后车体断面尺寸数据的统计分析，探索车体高度和宽度方向变化趋势，为焊前尺寸调整提供数据支持。

2车体结构焊接前后内高和内宽尺寸统计分析

从车体纵向上选取6个位置进行测量统计分析。测量数据及图表如图1所示。因车体结构两端相对于车体纵向中心线可大致视为对称，而从上面图表曲线可大致看到数据变化也有对称趋势，故分析对比数据时将两端数据点视作相同点。通过对比分析可得焊接前后车体内高及内宽变化有如下趋势：车体高度方向焊后有变小趋势，端部（位置1、6)为0-2mm，近端部（位置2、5)4-6mm，中部（位置3、4)为5-8mm；车体宽度方向端部（位置1、6)有变小趋势，为2-3mm，近端部（位置2、5)基本不变，中部（位置3、4)有变大趋势，为2-3mm。依此作出变化值曲线如图2所示。

3车体铝结构组装工艺措施

铝合金车体采用模块化结构，要求车体各部件按各自特点，严格按工艺执行，使得结构的关键尺寸符合设计要求。

3.1调整工装

3.1.1预制挠度

将四个枕梁支承座调整水平，在同一平面上；已此平面作为零点，底架中心处支撑座上挠24mm，底架两端高度，各支撑座所预制挠度要均匀，同一断面支撑座高度差＜0.5mm。

3.1.2侧墙外定位定位挡设置

以一、二位端枕梁中心销连线为中心线，按图纸尺寸调整定位挡角度，及定位挡距中心线尺寸，同一断面尺寸偏差＜0.5mm。

3.2组对底架

吊装底架至车体组焊台位，按枕梁中心孔定位，预制挠度按照挠度设定工艺文件执行，用液压装置使底架边梁下平面与定位面贴严。

3.3组对侧墙

将侧墙调至底架上，插接好，调整门口宽度，内宽，对角线偏差＜5后用F夹固定，点固侧墙与底架连接处焊缝。

3.4组对顶盖

将顶盖调至车体组焊台位，将顶盖与侧墙插接口对正，利用拉紧带，高度调整杆调整顶盖高度后，点固顶盖与侧墙连接处焊缝。

3.5组对端墙

将端墙吊至车体合成胎位，使端墙中心与底架中心重合，偏差＜0.5，用F夹固定后，点固端墙与顶盖、侧墙连接处焊缝。

3.6组对司机室骨架

司机室组焊，使司机室骨架中心与底架中心重合，偏差＜0.5。

3.7尺寸控制

调整车体断面尺寸，车体内高，车体内宽+3，断面对角线尺寸，用反变形撑拉杆固定。

3.8车体铝结构火焰调修。

铝合金车体整车焊接变形一般出现在以下几个方面：(1)门口门立柱向里凹；(2)窗口两侧向里或向外变形；(3)TC车中间大墙向外鼓。

针对门口门立柱向里凹的问题，可以用火外焰对门口立柱的立筋进行整体预热一般外焰烤3-4下，然后用内焰针对门立柱弯曲处烤，用内焰烤时，烤枪移动速度不能太慢，防止将铝合金烧化，一般速度与铝合金焊接速度相仿，或者比其稍快一点。

针对窗口两侧向里或向外变形的问题，一般用烤枪外焰对凸凹处进行预热，因为变形是因为焊接后造成，所以预热时烤枪应沿着焊缝方向对焊缝及焊缝上下进行预热，一般外焰预热3-4下。然后用内焰对焊缝进行调修，速度与焊接速度相仿，如果变形过大（超过5mm)一般结合橡胶锤进行锤击。

针对TC车中间大墙向外鼓的问题，可以用调修专用反变形撑拉杆和滑槽T型块结合拉带将向外鼓的墙方向拉紧，然后使用和窗口两侧向里或向外变形的问题的调修方法。

4结束语

在铝合金车体制造过程中，铝合金型材及板材的焊接通常采用MIG焊接工艺，焊接变形大，生产的过程中会遇到很多的问题。因此铝合金车体进行焊接时，必须掌握焊接前后尺寸变化情况，减少焊接变形对最终产品造成的负面影响，保证车体的几何尺寸及强度满足设计要求。

参考文献

[1]岳彩昂，李东风，葛怀普，王槐虎，黄坤.全焊接铝合金B型地铁车体焊接变形的研究[J].金属加工：热加工，2016，0(20):40-42.

[2]杨大伟，崔伯永，王鱼赞，王志华.6005A-T6中厚板铝合金焊接气孔形成机理及控制措施研究[J].铁路技术创新，2018，0(6):97-101.