摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，机车车体侧壁结构一般由内部骨架和外部蒙皮组焊而成，侧壁骨架一般由型钢或压型件拼焊而成，自身刚度有限，蒙皮为2-3mm冷轧钢板，在侧壁组焊和车体总成组焊过程中极易产生焊接变形，导致蒙皮表面凹凸不平，如果后续调平不到位就会直接影响车体整体外观质量。尽管随着焊接技术的不断发展以及装备能力的提升，焊接变形的控制手段有了很大的提升，但由于整体投入较大，尤其是对于多品种小批量生产情况下传统工艺方法还是有更加广泛的应用，本文主要是介绍几种常见的车体蒙皮焊接变形控制方法和调修工艺，以及针对不同结构特点产品的具体应用。
关键词：焊接变形；蒙皮涨拉；火焰调修；真空吸附
引言
随着我国加入WTO，全球经济一体化，“国内市场国际化，国际市场国内化”的特征日渐突出，给企业带来了新的挑战和机遇。对于机车车辆工业而言，则面临着必须迅速与世界水平接轨的严峻挑战。一方面，铁路的快速发展，要求机车车辆工业必须迅速与世界水平接轨。目前，铁路已成为国民经济发展的瓶颈，严重制约了国民经济的发展。为了全面建设小康社会，铁路必须快速发展，而铁路能否实现快速发展，在很大程度上取决于机车车辆工业。因此，铁路的发展对机车车辆工业提出了新的更高的要求，要求机车车辆工业必须迅速与世界水平接轨。铁路所需的机车车辆的采购市场是面向全世界的。另一方面，国内机车车辆企业制造能力严重过剩，必须参与国际竞争，这也要求迅速与世界水平接轨。拿内燃机车制造企业为例，国内共有五家，即大连机车车辆厂、戚墅堰机车车辆厂、资阳内燃机车厂、北京二七机车厂、四方机车车辆厂。内燃机车的年制造能力为1000台左右，而实际上每年路内外需要的机车只有600台左右，能力严重过剩，要想使企业能够生存和发展下去，就必须寻求更广阔的市场，参与国际竞争已成为必然，这就要求我们必须在世界的坐标系中去审视我们产品的差距，迅速与世界水平接轨。
1焊接热过程的基本原理
焊接热过程包括焊件的加热、热能在焊件中的传播及冷却三个阶段。焊接热过程具有如下特点:1）加热的局部性在熔化焊时高度集中的热源仅作用在焊件上的焊接接头部位。焊件上受到热源直接作用的范围很小。由于焊接加热的局部性，焊件上的温度分布很不均匀，特别是在焊缝附近，温差很大，由此而带来了热应力和变形等问题。2）焊接热源是移动的焊接时热源沿着一定方向移动而形成焊缝，焊缝处金属被连续熔化，同时又不断冷却凝固。因此，焊接熔池的冶金过程和结晶过程均不同于炼钢和铸造时的金属熔炼和结晶过程。同时，移动热源在焊件上所形成的是一种准稳定温度场，对它作理论计算也比较困难。3）具有极高的加热速度和冷却速度焊接热源具有很高的能量密度，它可使加热区在极短时间内加热到熔化温度，热源离开后，其温度又很快下降。高速的加热和冷却，使焊缝的结晶过程和热影响区母材的组织变化不能按平衡状态相图的一般规律进行，与一般铸造和热处理有很大差别。焊接热过程的上述特点大大增加了有关理论分析的难度。特别是影响焊接热过程的因素很多，而且许多影响因素在焊接过程中并非是不变的常数，如材料的热物理性能，熔化潜热，结晶潜热，溶池中冶金反应热效应，金属相变热等等。在生产现场条件下情况更为复杂。因此，目前还难以做到对于所有影响热过程因素的严密控制和调整。不过，随着现代科学技术的发展，测试技术的不断完善，以及现代数值计算方法和计算机的应用，对于焊接热过程的研究已经可以在相当准确的程度上反映实际焊接过程中的情况，对于我们制订正确的焊接工艺，保证焊接质量和提高生产效率有着重要意义。
2车体蒙皮焊接变形控制及调平工艺应用
2.1蒙皮涨拉工艺
蒙皮涨拉工艺在机车及客车制造中有着比较广泛的应用，分为冷涨拉和热涨拉两种方法，其中冷涨拉又分为一次冷涨拉和二次冷涨拉，热涨拉根据热源不同又分为火焰加热涨拉和电加热涨拉。一次冷涨拉工艺方法为：将蒙皮一端分段焊接固定在侧壁立柱上，另一端固定在涨拉装备上进行牵引，使得蒙皮在拉紧状态下与侧壁骨架贴合，内部与骨架分段焊接，但是一次冷涨拉由于一端固定在侧壁立柱上，涨拉过程中产生的反作用力主要由骨架承受，而一般侧壁骨架刚度有限，涨拉力不允许过大，蒙皮涨拉不够充分，特别是蒙皮长度超过7m的情况下效果不是很理想，为解决该问题，一般都采用二次冷涨拉，二次冷涨拉工艺方法是在在一次冷涨拉工艺实施前将预校平的蒙皮预先在涨拉机上涨拉，使蒙皮超过其屈服极限产生一定的塑性变形，蒙皮延伸量大致控制在0.1%-0.15%左右，之后按照一次冷涨拉方法与侧壁骨架组焊，效果明显优于一次冷涨拉，因此应用更加广泛。热张拉工艺基本过程与一次冷涨拉工艺相似，差别在于蒙皮涨拉过程中对蒙皮进行加热，根据“热胀冷缩”原理，在蒙皮涨拉时通过加热使蒙皮在膨胀状态下焊接在侧壁骨架上，冷却后蒙皮收缩绷紧。热涨拉根据加热源不同分为火焰加热涨拉和电加热涨拉，火焰加热涨拉由于蒙皮面积较大，加热过程中很难保证受热均匀，容易造成局部受热产生难以消除的变形，操作难度较大，应用较少，常用的热涨拉为电加热涨拉，通常使用低电压大电流电源进行加热，操作上相对简单，加热均匀，涨拉量容易控制，效果较好。另外，为避免车体骨架承受涨拉过程中的反作用力，可以在涨拉时将蒙皮两端均固定在涨拉装备上，而不是一端预先焊接在侧壁立柱上，涨拉后通过两侧的顶紧装置使蒙皮与立柱密贴。
2.2第二次工艺试验
增加电极电流进行工艺试验,电极电流I=21kA,其它工艺规范参数按5.1表3进行工艺试验。下面是工艺试验后的检验结果及结果分析。(1)外观质量检查结果:在焊接过程中已观察到外部飞溅,焊缝表面有多处压坑深度超标,凸肩高,工件表面有金属飞溅物。外观不符合技术要求。(2)结果分析:由于分流的存在,核心少量偏移,产生外部飞溅,需增加电极压力。
2.3在车体组装胎上完成车体总组装
将侧墙吊至总组装胎上，分别与顶棚、隔墙、底架、司机室组焊为车体钢结构。尽管上述工艺采取了一些减少蒙皮焊接变形的措施，但是与车体钢结构组焊完成后，侧墙蒙皮平面度仍达不到小于2mm/m，的设计要求，严重时甚至达到5mm/mz。只能采用传统的火烤水激法校平，依靠锤击打修。即使这样，仍难以达到设计要求，最后只能采取刮腻子的办法进行补救。由于火烤钢板破坏氧化层，水激加快钢板锈蚀，增加除锈工作量，用腻子补救造成涂层不均匀易产生“龟裂”，造成钢板锈蚀加快。因此，必须对现有工艺进行重大改进，方可提高车体侧墙蒙皮质量。
结语
采用上述方法对侧壁蒙皮焊接变形进行控制和调平后，平面度能够控制在2mm/m2范围内，蒙皮涨拉和真空吸附调平都是控制蒙皮平面度比较有效的传统工艺，只要熟悉掌握其原理和方法，并结合具体产品结构特点，在其它类似薄板件变形控制和调平上可以进行广泛的运用。
参考文献
[1]温战海.客车侧围蒙皮涨拉工艺浅谈[J].客车技术，2009（3）.
[2]陈积翠.立式真空调平工艺在机车顶盖上的应用[J].电力机车与城轨车辆，2014.
[3]纪浩然.分步装配工艺在钢结构焊接变形控制中的应用[J].内燃机与配件，2019（08）：101-102.