不锈钢车体大弧度侧墙制造技术

周勇赵雪山冯朝明孟庆顺郝金龙颜炳剑孙皓

摘要：对于侧墙外表面平度及焊点外观质量的影响，人们主要关注于结构及料件，对于侧墙自身弧度的影响缺乏研究。本文主要根据国内某城铁项目中侧墙组成的生产经验，简要介绍由于侧墙组成中弧度变大，侧墙组成各工序生产过程中出现的问题及相关的解决措施。

关键词：侧墙组成；弧度；焊点；焊钳喉深。

由于不锈钢车体具有强度高、重量轻、节约能源、安全性高、耐腐蚀强、使用寿命长，维护成本低等优点，不锈钢车体逐渐成为城市轨道车辆的最佳选择[1.2]。

目前，我司承接了国内某城铁项目，该项目中不锈钢车体侧墙组成弧度为13.2°，与以往国内不锈钢车体项目区别较大，生产难度较高。根据生产中遇见的问题，同时结合以往项目的经验，对大弧度侧墙在各工序生产中存在的问题及建议解决措施进行了简要介绍。

1、存在问题及解决措施

1.1侧墙骨架工序

侧墙骨架工序主要通过点焊的形式将连接板和横梁、立柱等进行连接，在生产过程中发现，由于弧度变大，对侧墙骨架工序主要有以下影响。

1.1.1工装问题

1.1.1.1问题描述

由于侧墙弧度变大，侧墙骨架工装两端高度不一致，最大处相差200mm以上，同时为保证电极杆与料件表面垂直，需要调整焊钳角度为13.2°，导致操作者手持焊钳高度增加。在点焊倾斜侧焊点时，操作人员需要将焊钳举起进行生产，长时间工作难度大，容易产生疲劳，影响工作效率，降低焊点质量，且不符合人机工程学。如降低工装下部立柱高度，保证倾斜处高度，需降低工装水平处高度，不利于操作，同时存在磕碰焊钳风险。

1.1.1.2解决措施

综合考虑安全性及可操作性的情况下，通过制作专用的矮凳，操作人员工作时站在专用矮凳上进行生产，可以降低操作人员操作难度，提高工作效率。生产过程中需要注意安全，并下发相关安全手册。

1.1.2焊点成形问题

1.1.2.1问题描述

该项目中，部分分块侧墙为无窗侧墙，该结构与带窗侧墙区别较大，无窗侧骨中位于圆弧过渡区域的部分焊点，每个连接板上的六个焊点点焊时存在焊点外观成形不良的情况。

生产过程中，点焊该区域焊点时受焊钳喉深不足影响，无法从侧墙边梁处进行点焊，通过侧面进行点焊时，受焊钳转动方向限制，焊钳只能沿电极杆方向转动，无法沿垂直电极杆的方向转动，会出现电极杆与料件表面不垂直的情况出现，电极头与料件表面出现夹角，电极作用在料件表面上除了垂直分力外，还存在沿料件向下的滑移分力，导致料件表面受力不均匀，出现半圆焊点，存在熔核直径不足及焊点最小拉伸强度不合格的风险。

1.1.2.2解决措施

由于设备老化、采购周期长及项目周期紧张等因素，无法等待购买符合喉深需求的焊钳，综合考虑以往项目经验及产品质量稳定性等因素，经多次试验后确定最终方案如下：

在侧墙骨架工装上完成除弧形区域焊点外所有点焊及弧焊工作，待焊缝冷却至室温后，将侧

墙骨架从工装胎位拆下，旋转侧墙骨架180°，将弧形区域调整至近似水平状态，对其余焊点进行补焊，补焊后焊点外观圆整，圆整度比值小于1:1.2。

1.2侧墙合成工序

侧墙板外表面为拉丝表面，不需要涂装处理，要保持材料原有的外观特点，表面不能调修，因此对于焊点表面成形要求较高。为保证焊点质量，侧墙合成过程中需要注意以下几个问题。

1.2.1料件问题

1.2.1.1问题描述

侧墙合成过程中发现，门口立柱折弯区域出现凹坑。侧墙合成过程中门口区域为侧墙板、垫板及门口立柱的三层板结构，侧墙板及垫板为薄板结构，在点焊压力的作用下易发生变形，而门口立柱为冷弯型钢结构，刚性强，点焊过程中不易发生变形。当门口立柱弧形区域断面平度不合格时，在侧墙合成过程中会导致该区域侧墙板也随之变形，进而引起该区域侧墙平度不合格。

门口立柱折弯时，需保证立柱折弯角度与侧墙弧度一致，由于立柱为冷弯型钢结构，两侧受立边影响弧度与理论一致，但中间区域为空腔结构，折弯时无法保证弧形区域与理论要求一致，最大处出现2～3mm左右凹陷，导致点焊时该区域时出现凹陷。

1.2.1.2解决措施

由于结构限制，门口立柱在折弯过程中无法保证该区域的平度，但为保证侧墙板平度要求，可以利用与立柱上电极通过孔直径一致的棒材，使用铁锤对该区域进行锤击，保证焊点位置处平度合格，虽然无法从根源上解决该问题，但仍可以提高焊点外观质量，改善该区域侧墙平度。

1.2.2工装设备问题

1.2.2.1问题描述

侧墙合成工序点焊门口立柱弧形区域焊点时，存在与侧墙骨架工序类似的问题，焊钳受喉深的限制，通过门槛组成位置无法对弧形区域焊点进行点焊。

如通过侧面进行点焊，会出现与侧墙骨架类似的情况，且外墙板为表面件，对焊点外观成形质量要求更高，同时该位置为门口立柱折弯处，该处料件平度较差，导致焊点区域平度及外观质量不合格。

1.2.2.2解决措施

由于侧墙组成尺寸及重量相比于侧墙骨架大且重，侧墙骨架工序中采用的解决方案不适用于侧墙合成工序，故侧墙合成工序需要采取新的解决方案。借鉴以往项目，对于小弧度侧墙合成未出现过此类问题，分析认为，将该区域调整至近似水平状态即可满足点焊需求。故通过在工装立柱上增加支撑，利用支撑，将侧墙合成调整至近似水平状态，在近似水平状态完成弧形区域六个焊点后。

试验后发现，点焊弧形区域焊点时，通过调整料件高度位置，可以改善焊点表面状态，但受门口立柱断面平度等因素影响，该区域焊点仍无法达到水平区域焊点外观的效果，但相比于最初的状态，有了明显的改观。

2结论

经过对侧墙各工序出现的问题的不断解决，当侧墙弧度发生变化时，需要注意以下几点：

1）设备方面，当侧墙组成弧度较大时，以往通过侧面进行点焊的情况将无法保证焊点成形质量，最根本的解决方案为使用喉深足够的焊钳；如焊钳喉深无法满足需要，可以通过调整料件角

2）度或位置，保证受影响区域焊点处于近似水平状态，可以改善甚至解决该问题。

3）工装方面，当侧墙组成弧度较大时，工装设计时需要考虑人机工程学，适当增加矮凳，保证与生产小弧度侧墙组成时一致。

4）料件方面，当侧墙组成弧度较大时，对于一些折弯角度与弧度一致的料件，需要考虑折弯角度增大后对于料件断面处平度的影响，其对于侧墙表面平度及焊点外观质量影响较大。

参考文献：

[1]唐亚红，彭章祝，等.轻量化不锈钢车体侧墙骨架制造技术[J],金属加工，2016:859-861.

[2]火巧英，金文涛，李东风，等.调修对车体用不锈钢薄板焊件力学性能的影响[J].电焊机，2017，47（07）：110-113.

作者简介：

周勇（1990.08-）：男，硕士研究生，助理工程师，主要从事轨道客车车体焊接工艺研究工作；

通讯地址：吉林省长春市绿园区青荫路435号；