基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼客車車體制造工藝大揭秘

摘要：基于國際標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼客車車體骨架的生產(chǎn)主要采用MAG電弧焊方式，制造難度大。通過預(yù)制撓度、優(yōu)化組裝順序和工藝參數(shù)等措施，使得車體相關(guān)尺寸得到有效控制，達(dá)到了設(shè)計(jì)及工藝要求。某公司為國外研制了基于國際標(biāo)準(zhǔn)UIG566—1990客車車體及其構(gòu)件載荷標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼客車車體。UIC566《客車車體及其零部件的載荷》應(yīng)用于所有國際鐵路聯(lián)盟成員（注：國際聯(lián)運(yùn)客車國際鐵路聯(lián)盟主要是由一些國家的鐵路機(jī)構(gòu)及有關(guān)組織參加的非政府性鐵路聯(lián)合組織，目前擁有5大洲201個成員），適用的地域范圍廣泛。1.車體結(jié)構(gòu)（1）不銹鋼車體基本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：車體采用薄壁筒形整體承載全焊接不銹鋼結(jié)構(gòu)，由車頂、側(cè)墻、端墻和底架等大部件組成（見圖1），側(cè)墻板、地板采用1.5mm厚不銹鋼，車頂板采用2mm厚不銹鋼，梁柱采用2～4mm不銹鋼。不銹鋼車體主結(jié)構(gòu)材料采用高強(qiáng)度超低碳奧氏體不銹鋼和奧氏體鐵素體雙相不銹鋼，按照客戶要求，車頂有1個空調(diào)機(jī)組平臺，側(cè)墻采用通長側(cè)墻板外側(cè)附加一層波紋板結(jié)構(gòu)。（2）不銹鋼車體鋼結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)：由于UIG566標(biāo)準(zhǔn)對車體強(qiáng)度的要求遠(yuǎn)高于國內(nèi)客車采用的TB1335標(biāo)準(zhǔn)，為提高車體強(qiáng)度，除了車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)之外，車體骨架焊接大部分采用了MAG電弧焊方式，而非不銹鋼車體通常采用的、焊接變形較小的電阻點(diǎn)焊方式，所以焊接變形量更大，焊接變形更難控制。2.制造工藝難點(diǎn)該不銹鋼客車車體制造中存圖1車體結(jié)構(gòu)在如下難點(diǎn)：（1）車體撓度控制。車體組成撓度要求枕內(nèi)上撓8～13mm，枕外下垂0～5mm。由于側(cè)墻組成窗口密集，造成整體剛度較弱，并且側(cè)墻與底架邊梁垂向錯位，不在同一立面（見圖２），側(cè)墻無法帶動底架整體變形，車體撓度控制是難點(diǎn)之一。圖2側(cè)墻與底架連接形式（2）側(cè)墻平面度控制。側(cè)墻門口平面度直接關(guān)系到車門的安裝與調(diào)試，窗口部位平面度關(guān)系到車窗的安裝。該不銹鋼客車車體為無涂裝車體，墻板原材料表面裸露在外面，墻板表面狀態(tài)直接影響車輛的整體視覺效果。（3）車體斷面尺寸控制。車體斷面尺寸影響車內(nèi)組裝件的安裝精度，斷面尺寸的控制也是限界需要。3.車體組裝工藝的制定和實(shí)施車體組裝工藝流程如下：落地組成→組裝端墻組成→組裝側(cè)墻組成→組裝車頂組成→點(diǎn)固焊、焊接→調(diào)修→安裝車體附件→焊接→檢測→調(diào)修→落車交驗(yàn)。針對車體的制造難點(diǎn)，經(jīng)過工藝分析，制定了以下工藝措施。（１）車體撓度控制。車體組成撓度要求枕內(nèi)上撓8～13mm，枕外下垂0～5mm。依據(jù)其他不銹鋼車體制造經(jīng)驗(yàn)，在車體組裝工裝上預(yù)制15mm反變形，利用水準(zhǔn)儀精確測量各支撐面的高度差，在各支撐面上部設(shè)置邊梁壓緊裝置，保證底架與支撐面密貼?？刂苽?cè)墻組成撓度，以保證車體組裝過程中側(cè)墻與底架裝配出現(xiàn)均勻的間隙。側(cè)墻撓度值需要在側(cè)墻骨架組焊時，通過工裝預(yù)制反變形實(shí)現(xiàn)，側(cè)墻撓度值在11～14mm最好。由于側(cè)墻組成窗口密集，造成整體剛度較弱，并且側(cè)墻與底架邊梁垂向錯位，不在同一立面，側(cè)墻無法帶動底架整體變形，所以本項(xiàng)目底架組成、車頂組成也需要預(yù)制撓度，而底架組成預(yù)制撓度尤其重要。提出了兩種底架組成、車頂組成預(yù)制撓度的方案：①底架、車頂組焊工序中，在各組裝工裝上預(yù)制反變形。②底架、車頂校驗(yàn)后通過火焰調(diào)修出撓度。因?yàn)閵W氏體不銹鋼在650℃停留時間過長，會降低塑性、韌性和抗晶間腐蝕性能，所以本項(xiàng)目采取了方案①底架、車頂組焊工序中，在各組裝工裝上預(yù)制20mm反變形。（2）側(cè)墻平面度控制。側(cè)墻組成采用骨架加板式連接結(jié)構(gòu)，為保證外觀質(zhì)量，側(cè)墻骨架與墻板采用電阻點(diǎn)焊；為保證車體強(qiáng)度，側(cè)墻骨架本身采用弧焊。該不銹鋼客車車體為無涂裝車體，要求保持材料原有的外觀特點(diǎn)，表面不能調(diào)修，制造難度非常大。側(cè)墻組成的外觀質(zhì)量直接影響整車的外觀質(zhì)量，因此，側(cè)墻平面度等外觀質(zhì)量需要嚴(yán)格控制。側(cè)墻組裝工藝流程如下：窗口小骨架模塊組焊、打磨、調(diào)修→窗口小骨架模塊組焊成整體骨架、打磨、調(diào)修→整體骨架入墻板組焊工裝，側(cè)墻平板的組裝及焊接→側(cè)墻組成入切割臺位，等離子切割窗口、門口→側(cè)墻組成入波紋板組焊臺位，側(cè)墻上、下波紋板組裝、焊接→檢測、交驗(yàn)。側(cè)墻組焊工序平面度控制要點(diǎn)：①骨架調(diào)修。對窗口小骨架模塊及側(cè)墻整體骨架分別進(jìn)行調(diào)修，調(diào)修方法為機(jī)械矯正法和火焰噴水矯正法兩種。為保證材料性能不被破壞，優(yōu)先選用機(jī)械矯正法。采用火焰噴水矯正法時應(yīng)特別注意調(diào)修溫度的控制。調(diào)修后要求側(cè)墻平面度小于1mm/m。②側(cè)墻板組焊。側(cè)墻板分為上、中、下三塊通長墻板，不預(yù)制撓度。為提高側(cè)墻平面度，側(cè)墻板組焊采用通長銅臺點(diǎn)焊工裝、單面單點(diǎn)龍門自動點(diǎn)焊機(jī)。側(cè)墻組裝工藝流程如下：安裝中墻板→安裝上墻板→中墻板、上墻板定位、拉緊→安裝下墻板并定位、拉緊→安裝整體側(cè)墻骨架，側(cè)墻骨架縱向中心與工裝中心對齊，側(cè)墻邊梁與定位塊密貼，側(cè)墻骨架壓緊→點(diǎn)固焊、焊接。（3）車體斷面尺寸控制。車體的斷面尺寸由底架、側(cè)墻和車頂三部分拼焊而成，因?yàn)槠淅鄯e了各大部件公差，制造階段保證尺寸關(guān)聯(lián)性大，并且車體組成后調(diào)修困難。解決措施為：①通過電子檢測尺精確測量，在高度及寬度方向指定位置設(shè)置拉桿和撐桿，增加定位精度和整體強(qiáng)度。②嚴(yán)格控制各大部件總體尺寸，并在車頂和側(cè)墻高度方向留出焊接余量。③焊接時合理安排焊接順序，減小焊接變形影響。④車體出胎后如果尺寸超差，則進(jìn)行局部機(jī)械或火焰調(diào)修。4.結(jié)語通過采取以上工藝措施，該不銹鋼客車車體的各相關(guān)尺寸得到了有效控制，達(dá)