客車側圍蒙皮電熱張拉工藝技術研究

文/任文超 陳 忠 王林照(安徽安凱汽車股份有限公司)

側圍蒙皮是車身圖案的主要噴涂部位，其表面平整度直接決定了蒙皮的造型和裝飾效果，高質量的側圍蒙皮可有效降低后期涂裝的刮灰量，提高整車油漆外觀質量，因此側圍蒙皮的張拉工藝是客車生產企業(yè)的重點管控工序。隨著客車張拉工藝水平的提高，電熱張拉工藝以其簡單、高效、張拉后蒙皮平整度高等優(yōu)點，正被越來越多的客車企業(yè)選用[1]。側圍蒙皮電熱張拉后，為達到工藝要求的伸長量，需要確定不同規(guī)格的蒙皮所需的加熱時間和蒙皮表面溫度，這方面行業(yè)內一直缺少相應的試驗驗證和數(shù)據(jù)支撐。

本文是在對不同規(guī)格側圍蒙皮電熱張拉后蒙皮伸長量進行試驗后，確定了為達到相應工藝標準，側圍蒙皮在電熱張拉時設備所應該設定的加熱時間及蒙皮表面應該達到的溫度。

一、 側圍蒙皮電熱張拉工藝流程及工藝標準

1.工藝流程

第一步：先將前端蒙皮點焊固定到側圍骨架上，然后將蒙皮前后兩端裝夾到張拉夾頭內，啟動張拉按鈕，對蒙皮拉緊張拉，直到車身穩(wěn)定、蒙皮張緊。

第二步：啟動加熱按鈕，電流通過蒙皮，蒙皮被加熱，蒙皮在加熱過程中受熱膨脹、伸長。

第三步：蒙皮加熱自動停止后，使用單面點焊機將蒙皮點焊到側圍骨架上，蒙皮焊接好后，隨著時間延長，蒙皮表面逐漸冷卻，冷卻過程中收縮，將此前熱膨脹的蒙皮繃緊。

通過上述過程可知，電熱張拉工藝主要是運用了“熱脹冷縮”原理來保證蒙皮能夠繃緊[2]，在此過程中，蒙皮表面的加熱溫度對蒙皮張緊度有很大影響。

2.工藝標準

理論標準為：蒙皮加熱張拉后，蒙皮伸長率達到0.08%～0.1%[3]，電加熱張拉2 000 N 的拉力，只起到將蒙皮拉緊的作用，不會使蒙皮產生破壞性的塑性變形。

二、蒙皮加熱時間和表面溫度測定

1.測定方法

為測定不同規(guī)格側圍蒙皮在電熱張拉后，達到工藝規(guī)定的0.08%～0.1%的伸長率所需的加熱功率和加熱時間，試驗采取了如下方法：

（1）增加標尺：對熱張拉設備進行改進，在設備張拉端氣缸上增加定位標尺。

（2）設定加熱功率、加熱時間：本次試驗的張拉設備最大功率為200 kW，且加熱功率可在最大功率的1%～100%范圍內調節(jié)。試驗時先在張拉設備系統(tǒng)內設定好加熱所用的功率P和加熱時間t。

（3）蒙皮加熱伸長量測量：啟動進氣開關，張拉氣缸進氣后，蒙皮被張緊，從定位標尺上讀出此時標尺數(shù)值，記錄此時數(shù)值為m1；對蒙皮通電加熱，在蒙皮加熱過程中，氣缸隨著加熱的過程推進，蒙皮受熱膨脹，氣缸的拉力依然存在，氣缸逐步產生位移，加熱過程完成后，從定位標尺上讀出此時標尺數(shù)值，記錄此數(shù)值為m2；蒙皮拉伸量為二者的差值。

（4）表面溫度測量：蒙皮張拉前，先在距離張拉夾頭100 mm、200 mm、300 mm、400 mm、500 mm 的A、B、C、D、E五點進行標記，張拉結束后，立即測量上述各標記點處的溫度并記錄。

按照上述方法，反復調整張拉設備的加熱功率百分比和加熱時間，直至蒙皮達到工藝標準要求的伸長率。記錄此時的加熱功率百分比、加熱時間和蒙皮表面各測量點溫度，此即為該種規(guī)格蒙皮適用的加熱功率百分比和加熱時間。

2.測量數(shù)據(jù)匯總

經(jīng)選擇厚度為1.0 mm 鍍鋅板，長度為8～12 m 公路客車和長度8～12 m 公交客車側圍蒙皮進行上述試驗，現(xiàn)場測得試驗數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。其中，公路客車的蒙皮寬度為735 mm，蒙皮厚度為1 mm，蒙皮表面初始溫度為30 ℃，環(huán)境溫度為12 ℃；公交車的蒙皮寬度為1m，厚度為1 mm，蒙皮表面初始溫度為30 ℃，環(huán)境溫度為6 ℃。

表1 公路客車測量數(shù)據(jù)

表2 公交車測量數(shù)據(jù)

三、數(shù)據(jù)結果分析及熱張拉時間標準制定

通過對上述數(shù)據(jù)進行分析后可知，為使側圍蒙皮加熱后達到標準要求的0.1%的伸長量，針對蒙皮寬度為735 mm，長度為8～12 m 的公路客車，在設備加熱功率百分比設定為60%（即120 kW）時，蒙皮表面溫度需要在107～115 ℃；加熱時間，10.8～11.6 m 長度范圍的蒙皮至少需要90 s，9.6 m 長蒙皮至少需要70 s，8.6 m 長蒙皮至少需要60 s。同理，針對蒙皮寬度為1 m、長度為8～12 m 的公交客車，在設備加熱功率百分比設定為80%（即160 kW）時，蒙皮表面溫度需要在100～119 ℃范圍內；加熱時間，10.2～11.2 m 長度范圍的蒙皮至少需要90 s，9.2 m 長蒙皮至少需要80 s,8.2 m 長蒙皮至少需要70 s。且蒙皮長度偏差在不大于1 m 時，蒙皮加熱時間和表面溫度基本不變。

根據(jù)上述分析，結合我公司各平臺車型側圍蒙皮寬幅尺寸，制定了表3 的側圍蒙皮熱張拉加熱時間工藝技術要求。

表3 不同規(guī)格側圍蒙皮張拉加熱時間

四、結語

本文的試驗研究，確定了在設備加熱功率一定的情況下，蒙皮加熱時間與蒙皮伸長率的對應關系。依據(jù)本文的結論，后續(xù)生產只需在設備上設定好相應規(guī)格蒙皮的加熱時間，即可保證側圍蒙皮的平整度，為側圍蒙皮平整度的定量測量和制作質量提供了保證。