碳鋼車體側墻板拉伸常見問題分析及解決方案

摘要：碳鋼車體側墻生產(chǎn)過程中，墻板漲拉時存在的諸多問題，諸如漲拉力無法有效計算、墻板撕扯、壓頭松脫、墻板受力不均等問題，本文主要是研究碳鋼側墻板拉伸制造過程中的各種問題，并通過分析，制定改進方案，為相似工藝過程提供技術借鑒。

關鍵詞：碳鋼車體;側墻制造;墻板拉伸

0? 引言

碳鋼車體側墻板原材料為冷軋耐候鋼板，板厚基本為2.5mm。國內碳鋼車體側墻板制造過程中，基本上都采用了液壓漲拉工藝，即使用液壓裝置，通過夾頭夾住墻板端頭，施加拉緊力，使墻板發(fā)生彈性變形，以此來達到釋放原材料應力，保證墻板平整度的要求。本文以國內鐵路客車某主機廠側墻板漲拉工藝進行詳細介紹，以板厚2.5mm，板幅2.5米、板長25米拉伸時工藝為例，重點介紹拉伸力計算、拉伸時常見問題分析及解決方案。

1? 總述

國內鐵路客車某主機廠碳鋼側墻板拉升工藝流程如圖1。

2? 拉伸力計算

在碳鋼車體側墻板拉伸平臺上進行拉伸操作，預計拉伸量ΔL為40mm。在比例極限下的彈性變形（拉伸）應遵循胡克定律：

ΔL=PL/EA。通過數(shù)學計算P=166660kg。

工作現(xiàn)場實際拉伸長度約25mm左右，理論計算值為103000kg;壓力表顯示讀數(shù)14-15MPa，液壓油缸有效直徑Φ160mm，活塞面積20106.2mm2。測算拉力值：一個油缸拉力28148.6kg，四個油缸拉力的合力為112594kg。

實際拉伸值偏大說明耐候鋼材料的彈性模量E值偏高，ΔL值有測量誤差，通過理論計算和工作現(xiàn)場實際測定證明上述結論是正確的。

3? 其他常見問題原因分析

在碳鋼車體實際生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)的問題主要包括：

①拉伸過程中在壓卡處偶有鋼板撕裂現(xiàn)象。

②拉伸保壓過程中在壓卡處有鋼板滑脫現(xiàn)象。

正常狀態(tài)壓塊與壓槽保持平行，壓塊將側墻板壓牢;實際測量壓塊尺寸面積150*40，作用在壓塊上的正壓力320kN，每壓塊作用力53.3MPa鋼與鋼靜摩擦系數(shù)按0.1計算，實際作用力5.33MPa每三個壓頭為一組作用力的合力16MPa，與液壓站的壓力14-15MPa，基本處于同一極限壓力范圍。所以，當實際壓力發(fā)生波動時，有可能造成某壓點鋼板被撕裂或滑脫。以上只是簡單的受力分析，實際的材料變形，拉、壓力的變化，材料材質，應力分布均勻性等諸多因素都是造成鋼板被撕裂或滑脫的原因。

4? 優(yōu)化方案

為此提出改進方案如下：

①更換全部壓緊裝置，壓塊下部添加耐壓鋁塊，減小壓塊對鋼板的損壞程度，增大摩擦力，改變壓力值使其保持良好的工作狀態(tài)。②改變壓塊長度，使其長度基本為板幅長度，但是改變后由于壓塊體積較大，使其重量增加較多，達到200Kg以上，并且操作難度增加，不易與壓槽保持平行。容易造成壓緊裝置失效。③改變裝卡方式，由原來的下壓式改變?yōu)槔焓?如圖4。

這種方式拉緊效果較好，但由于在拉伸時的自鎖效應使其工件退出困難;鋼板裝卡時由于鋼板自身的重量，裝入鎖緊口操作難度較大;改為此種方式一端拉伸，一端被動，被動端存在裝卡不可靠因素;此種方式需對工作平臺加以改造，工作量較大，占地面積大;且最好為雙向拉伸，需增加同種數(shù)量的液壓油缸及工作站。另：該卡頭為開放式，使用壽命相對較低。

④改變壓槽形式從而改變鋼板的受力方式，如圖5。

此方案是加深壓槽的深度使鋼板產(chǎn)生較大的變形以改變力的作用點，且在被拉伸的方向留有一定的空間，使鋼板自由變形，減少變形應力。此方法要求鋼板有較好的延展性能，防止發(fā)生剪切現(xiàn)象及冷作硬化產(chǎn)生應力集中。

參考文獻：

[1]張道劉，曹卉丹，田慧.基于電阻焊技術的碳鋼側墻制造研究[J].內燃機與配件，2017（07）：64-65.

[2]謝素明，袁騰，黃福偉，伊召峰.考慮屈曲響應的碳鋼客車車體底架結構的拓撲優(yōu)化[J].大連交通大學學報，2019，40（03）：36-39，60.

[3]滕東平，張文文，王鵬飛，王善俊，嚴琨.CR200J型客車側墻板與底架邊梁焊縫焊接工藝優(yōu)化[J].軌道交通裝備與技術，2019（06）：42-44.