自動(dòng)焊在動(dòng)車組車體制造中的應(yīng)用

陳東方

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司,山東 青島 266111）

自動(dòng)焊在動(dòng)車組車體制造中的應(yīng)用

陳東方

（南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司,山東 青島 266111）

本文講述自動(dòng)焊系統(tǒng)在動(dòng)車組車體制造中的應(yīng)用，討論了自動(dòng)焊在各部件生產(chǎn)制造中的優(yōu)勢(shì)及存在的問題。

自動(dòng)焊；車體；動(dòng)車組

1 概述

自動(dòng)焊系統(tǒng)是指在焊接過程中采用特制或一系列的機(jī)器，載入工件，然后將焊炬和工件導(dǎo)入相應(yīng)的位置，實(shí)施焊接并進(jìn)行焊接質(zhì)量監(jiān)控，形成達(dá)到質(zhì)量要求的焊接產(chǎn)品的加工系統(tǒng)。自動(dòng)焊系統(tǒng)，一方面可以大幅度提高生產(chǎn)效率，節(jié)省大量的時(shí)間和人力成本，另一方面，焊接質(zhì)量和精度可以得到有效的保障，因此在制造業(yè)各行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

目前，在車體制造中采用自動(dòng)焊接的部分有：底架邊梁的自動(dòng)焊、地板的自動(dòng)焊、車頂?shù)淖詣?dòng)焊、側(cè)墻的自動(dòng)焊等。自動(dòng)焊接在車體制造中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，涉及到車體制造中的方方面面。目前車體制造中的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，一般包括行走系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)以及相應(yīng)的工裝系統(tǒng)。

2 底架邊梁自動(dòng)焊

（1）邊梁自動(dòng)焊過程。底架邊梁由上邊梁型材和下邊梁型材拼接而成，焊縫長(zhǎng)度約20m，使用自動(dòng)焊接可以提高產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性，并大大提高工作效率。

（2）邊梁自動(dòng)焊工裝。邊梁自動(dòng)焊的工裝如圖1 所示，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)邊梁組成的內(nèi)側(cè)和外側(cè)焊縫的焊接。邊梁進(jìn)行完內(nèi)側(cè)焊縫焊接后，由于橫向收縮不均發(fā)生角變形，為將產(chǎn)品的變形控制在一定范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)工裝時(shí)考慮對(duì)邊梁自動(dòng)焊預(yù)制反變形。工裝設(shè)計(jì)了一個(gè)高約2mm的凸起，如圖2所示。外側(cè)焊縫焊接時(shí)，將內(nèi)側(cè)焊縫放置在凸起的位置，然后再進(jìn)行自動(dòng)焊接。通過這種方法預(yù)制的反變形量正好可以在自動(dòng)焊之后得到抵消，焊接變形得到了控制。

圖1 邊梁自動(dòng)焊工裝

圖2 邊梁自動(dòng)焊工裝“凸起”示意圖

（3）存在的問題。從焊接的產(chǎn)品質(zhì)量來看，在焊縫的起弧和熄弧區(qū)域焊接質(zhì)量稍差，由于邊梁設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制，邊梁的縱向焊縫不連續(xù)，出現(xiàn)多次起弧和熄弧。因此在實(shí)際的生產(chǎn)中可以考慮可以在焊縫中斷處增加引弧板和熄弧板，使焊接質(zhì)量得到保障。

3 地板自動(dòng)焊

（1）地板自動(dòng)焊過程。地板組成由六塊或七塊長(zhǎng)大型材拼焊而成，每條焊縫長(zhǎng)度約14m。使用自動(dòng)焊焊接可以兩條焊縫同時(shí)焊接，焊接效率高，優(yōu)勢(shì)明顯。焊接前進(jìn)行焊接部位表面處理，方式和要求與邊梁的焊前處理相同。自動(dòng)焊的焊接順序以控制焊接變形為原則，避免相鄰焊縫同時(shí)焊接。

（2）地板自動(dòng)焊工裝。單層地板的厚度較薄、易于變形，調(diào)修較為簡(jiǎn)單，焊接時(shí)并沒有對(duì)其進(jìn)行預(yù)制反變形等防止焊接變形的措施。為保證焊縫的成型，工裝上設(shè)置了帶槽的銅墊板，確保焊縫單面焊雙面成型。雙層地板的自動(dòng)焊工裝上采取了預(yù)制反變形的措施，在中部地板進(jìn)行完正面自動(dòng)焊之后，在反面自動(dòng)焊工裝固定，此處設(shè)置了反變形。中部中部的反變形量為18mm。

（3）存在的問題。單層地板自動(dòng)焊時(shí)，由于鋁合金型材的水平度較差，在組配時(shí)常常出現(xiàn)錯(cuò)邊現(xiàn)象，雖然采用焊接時(shí)采用的壓緊措施，如焊接時(shí)采用滾輪壓緊，但仍會(huì)出現(xiàn)背面成形不良的問題。解決的措施主要為提高鋁型材及型材組對(duì)的質(zhì)量。雙層地板焊接中雖采取預(yù)制反變形來控制焊接變形，但變形量依然較大，這主要是由于自動(dòng)焊焊時(shí)，工裝只是對(duì)兩側(cè)的兩塊型材進(jìn)行壓緊固定，中部的地板型材未進(jìn)行固定，造成地板剛度不足。

4 側(cè)墻自動(dòng)焊系統(tǒng)

（1）側(cè)墻自動(dòng)焊過程。側(cè)墻由七塊長(zhǎng)大型材組焊而成，焊縫多且長(zhǎng)度長(zhǎng)，適于采用自動(dòng)焊接方式。焊接前進(jìn)行焊接部位表面處理，方式和要求與邊梁的焊前處理相同。自動(dòng)焊的焊接順序以控制焊接變形為原則，避免相鄰焊縫同時(shí)焊接。

（2）側(cè)墻自動(dòng)焊工裝。側(cè)墻自動(dòng)焊工裝大量采用的氣動(dòng)壓緊裝置，大大提高了自動(dòng)化水平，提升了生產(chǎn)效率。側(cè)墻自動(dòng)焊工裝在設(shè)計(jì)時(shí)慮到了對(duì)焊接變形的控制。在反面自動(dòng)焊工裝上設(shè)置厚度為3mm的墊塊，使側(cè)墻預(yù)制一個(gè)3mm的反變形。另外，將側(cè)墻固定在反面自動(dòng)焊工裝上時(shí)，側(cè)墻兩側(cè)的距離增加16mm工藝放量，通過這兩種方法預(yù)制反變形對(duì)焊接變形進(jìn)行控制。

（3）存在的問題。由于車體總組裝的要求，需要側(cè)墻預(yù)制縱向和寬度上的撓度，這就增加了側(cè)墻自動(dòng)焊保證側(cè)墻弧度的難度，因此在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，側(cè)墻的弧度時(shí)常出現(xiàn)超差的情況，尤其在側(cè)墻結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，控制側(cè)墻的整體弧度難度大大增加，需要工藝師制定合理的工藝措施，以及現(xiàn)場(chǎng)施工人員具備豐富的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。

5 車頂自動(dòng)焊

（1）車頂自動(dòng)焊過程。車頂由7塊鋁合金長(zhǎng)大型材組焊而成，共六條長(zhǎng)度約為25m的焊縫。采用自動(dòng)焊焊接既能保證焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性又能提高焊接效率。車體自動(dòng)焊焊接順序的選擇也組主要考慮焊接對(duì)焊接變形的影響，合理的焊接順序可以將變形控制在一定范圍內(nèi)。

（2）車頂自動(dòng)焊工裝。車頂自動(dòng)焊工裝大量采用的氣動(dòng)壓緊裝置，大大提高了自動(dòng)化水平，提升了生產(chǎn)效率。車頂反面自動(dòng)焊時(shí)考慮了通過預(yù)制反變形對(duì)頂棚變形進(jìn)行控制。通過工裝上的支撐塊對(duì)頂棚預(yù)制反變形3-5mm。通過這種方法來控制焊接變形量。

（3）存在的問題。在實(shí)際生產(chǎn)中，雖然預(yù)制了反變形，但車頂?shù)妮喞瓤刂迫源嬖谝欢ǖ碾y度。出現(xiàn)這一問題的原因?yàn)椋很図斝筒谋旧沓叽绠惓?，或各型材尺寸合格但組配起來之后卻尺寸或輪廓度不合適，給車頂自動(dòng)焊過程中弧度的控制增加了難度。

6 結(jié)束語

自動(dòng)焊接系統(tǒng)已經(jīng)涉及到動(dòng)車組車體制造中的很多方面，并在節(jié)省人力勞動(dòng)、提高生產(chǎn)效率、提高焊接的精度和質(zhì)量、減少廢品量和返工的次數(shù)方面發(fā)揮了巨大的作用。但自動(dòng)焊接系統(tǒng)在車體制造中的應(yīng)用依然存在或多或少的問題，需要工程師們繼續(xù)努力探索和研究，以發(fā)揮自動(dòng)焊系統(tǒng)在動(dòng)車組車體制造方面的作用和優(yōu)勢(shì)。

[1]史維琴.“教學(xué)工廠”理念對(duì)焊接技術(shù)及自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)的啟示[J].教育教學(xué)論壇,2013（26）.

[2]張善保.哈爾濱焊接研究所焊接工藝設(shè)備在重大工程中的應(yīng)用[J].機(jī)械制造文摘（焊接分冊(cè)）,2012（04）.

[3]劉志平.高速動(dòng)車組鋁合金車體自動(dòng)焊接工藝研究[J].熱加工工藝,2012（07）.

陳東方（1986—），男，山東鄆城人，碩士，工程師，主要從事：高速動(dòng)車組鋁合金車體工藝設(shè)計(jì)開發(fā)。