铝合金动车调修工艺研究

铝合金动车调修工艺研究

吕海磊许信

中车青岛四方机车车辆有限公司山东青岛266111

摘要：随着社会主义市场经济的不断发展，我国的城市化进程不断加快。由于快速的生活节奏，城市和城市之间以及城市内部的交通人们给予了极大的关注。铝合金车体结构呈现出统领交通的趋势，越来越受到人们的欢迎，它广泛应用于铁路客车的制造中。本文主要研究了铝合金动车火焰调修工艺。

关键词：动车；铝合金；火焰调修

前言

高速列车轻量化和低重心化等课题越来越为广大工程技术人员所重视．而铝合金以其较小的密度、较大的比强等优良品质，逐渐被广泛应用于客车车体上，由此进入铝合金车体时代。

1铝合金在轨道交通车辆上的应用

1.1在车体结构上的应用

轨道交通车辆的车体是由底架、侧墙、车顶和端墙组成，其结构重量在整车中所占的比例通常在15%～30%左右。铝合金车体结构主要为大型中空铝合金型材组焊而成，为筒形整体承载结构;大部件为铝合金型材或板材拼焊而成。为满足铝合金车体强韧性、焊接性、加工性和三维弯曲成形等综合性能要求，通常选用Al-Mg系(如5083铝合金等)、Al-Mg-Si系(如6005铝合金、6082铝合金等)和Al-Zn-Mg系(如7N01铝合金等)合金。日本铝合金车体结构材料使用最多的是7N01(7005)铝合金，作为中等强度结构材料，它具有良好的挤压性能、焊接性能和较好的耐腐蚀性能。7N01铝合金型材主要用于端面梁、底座、槛、偶面结构骨架、车体枕梁、端墙等。近几年日本开发了挤压性能、焊接性能和耐腐蚀性能更好的6N01(6005)铝合金，用其制造多孔薄壁空心型材，广泛代替了7N01、7003等铝合金型材，用作车体的侧板、地板和顶板等结构。在欧美国家，主要选用6005A铝合金作为车体材料，该材料具有生产工艺简单，挤压性能、耐腐蚀性能好等优点，避免了Al-Zn-Mg系合金所产生的应力腐蚀问题。结合国外车体材料的发展趋势，我国200km/h及300km/h速度等级动车组已大部分采用铝合金车体，主要铝合金牌号有6005A、6082、7N01、5083等，这些材料在焊接性能和耐腐蚀性能基础上，兼具较好的加工成形性能。

1.2在车辆部件上的应用

对于轨道交通车辆轻量化来说，仅考虑车体显然是不够的。因为整车的大部分质量集中在转向架上，而转向架的质量又主要取决于牵引电机、轮对、构架和制动系统。国外有代表性的高速动车组如日本的新干线系列、德国的ICE系列、法国TGV系列等都已经普遍采用高强度铝合金制造传动齿轮箱、空气弹簧托座、转向架枕梁、轴箱体、电机端盖等。我国在“九五”期间开始研制的具有自主知识产权的“蓝箭”和“中华之星”等高速列车也大量采用高强度铝合金电机端盖、风扇、传动齿轮箱等;同时车内部件如装饰板、通风道和调风板、门窗等也广泛采用铝合金材料。我们可以根据轨道交通的运营速度将车辆用铝合金分为三代:第一代为常规的6061、6063及5083等铝合金，列车速度小于200km/h，主要用于制造城市轨道车辆的车厢体;第二代是用于制造速度200km/h～350km/h高铁车辆厢体的铝合金，如6N01、7N01、5005、6005A、7003、7005等铝合金;第三代合金是正在改进和研发的合金，如含钪(Sc)、铒(Er)及其他稀土元素的新合金，用于制造速度350km/h～450km/h列车车体。从目前我国铝加工业的装备水平分析，制造高铁车辆所需要的铝材，从顶部受电弓用的无缝管材到底架用的锻件材料，以及所用的各种零部件，我国都能制造。

2车体铝结构组装和调修工艺措施

某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，实现结构的关键尺寸符合设计要求，零件保部件，部件保整体。通过首节车的生产，经过探索，摸索出了一系列的反变形控制量，并确定了合理的工艺措施。车体铝结构组装工艺流程为：调整工装→吊装底架→吊装侧墙→吊装端墙→吊装司机室→吊装顶棚→车外焊接→车内焊接→车体调修交验

2.1调整工装。

2.1.1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。

2.1.2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。

2.2组对底架

吊装底架至车体合成胎位，按枕梁中心孔定位，预制挠度13，用夹紧装置使底架边梁下平面与定位面贴严。

2.3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<1后用拉杆固定，点固侧墙与底架连接处焊缝。

2.4组对顶棚

将顶棚调至车体合成胎，将顶棚与侧墙插接口对正，利用拉带，高度调整杆调整顶棚高度后，点固顶棚与侧墙连接处焊缝。

2.5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，用拉杆固定后，点固端墙与顶棚、侧墙连接处焊缝。

2.6组对司机室骨架

将司机室吊至车体合成胎位，使司机室骨架中心与底架中心重合，偏差<0.5，用拉杆固定后，点固司机室骨架与侧墙、顶棚连接处焊缝。

2.7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，用拉杆固定。车体铝结构焊接，按对称施焊原则，先焊接车体外侧焊缝，再焊接车内焊缝。将车体铝结构吊运至车体打磨胎位，对焊缝进行打磨、修整、补焊。

2.8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：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。

2.8.1火焰调修方法：针对1）所出现的问题，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2）出现的问题，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）一般结合大锤和木板进行锤击。

针对3）所出现的问题，用调修专用拉杆和滑槽T型块结合拉带将向外鼓的墙方向拉紧，然后用针对2）出现的问题进行同样的调修方法。

结束语

本文介绍了某动车体铝结构结构形式、各大部件组装工艺和调修工艺，通过项目的不断完成，摸索出了一系列的反变形控制量及火焰调修技术，通过采用以上的工艺措施，车体的相关尺寸得到了有效的控制，达到了设计及工艺要求，保证了产品的质量。

参考文献

[1]薛健，刘囝．我国高速列车铝合金车体焊接变形控制方法研究现状叨．热加工工艺，2016，41(17)：188—190．

[2]王强，苏永章．200km／h动车组车体底架端部结构优化设计叨．技术与市场，2014，21(5)：14—15．