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摘要：本文从双层不锈钢客车车体出发，分析了不锈钢车体中端墙部位的制造技术与工艺流程,从生产工艺到质量控制，阐述了端墙部件的生产过程，并对工艺难点进行分析，对工艺参数、设计结构、工装设备、工具、测量方法、物料这六个方面进行了验证，优化改善，积累经验，从而解决不锈钢端墙钢结构的制造工艺难点。
关键词：双层不锈钢车体 端墙制造 焊接质量
一、双层不锈钢车体端墙组成的特点
1.双层不锈钢车体的端墙部位是由一部分碳钢部件和一部分不锈钢部件组成，涉及到碳钢件焊接、不锈钢件焊接、异种钢焊接三种形式。
2.由于碳钢部件焊接量大，焊接变形大，需要重点控制。
3.其中包括的部件有：端墙下横梁组成、车钩托梁、防撞柱组成等。
4.全熔透焊缝较多，对焊接质量要求较高。部件完成后，需要进行超声波探伤检测，并对焊接缺陷的位置进行返修，返修后再次复检，因此这几个碳钢部件是整个端墙需要攻克的难点,特别是装配方法、工装设计制作、返修要点、变形控制、焊接顺序制定等多个方面要进行综合的考虑。才能制造出合格的产品。
二、双层不锈钢车体端墙部位难点分析
从结构角度分析，美国费城及加拿大蒙利尔项目端墙主体结构均为碳钢，难点次部件包括：下横梁组成、车钩托梁、防撞柱组成等，且端墙骨架组成全为手工焊接制作，焊接变形大，不易调修，端墙蒙皮组成点焊时，由于端墙骨架各工件板厚较厚，端墙板较薄，点焊后平面度难以保证（1200点），端墙组成时手工焊焊接量也较大。美国项目积累起来的成熟技术，在加拿大项目端墙制造过程中有所作用但不能解决大部分的问题，通过现场实施发现，由于板厚较厚（8mm-25mm）,单纯靠大锤等传统调修工具进行调修，根本无法达到工艺要求，当务之急是必须研制相应的调修辅助工装进行调修，确保试制车的生产进度并满足工艺要求。研制的调修工装应不仅仅适用于某个次部件，应对大部分次部件具有兼容性，而且可以根据实际情况增加专用附件解决专项问题（角度、弧度、弯度等）。
从焊接的角度分析，与以往不同的是，端墙焊缝大部分为全熔透坡口焊缝且板厚较大（8-25mm），因此对熟悉不锈钢薄板的焊接手法的焊工而言，是一种挑战。首选的焊接位置应为焊工最舒服且最容易的操作的位置，而且通过焊接工艺评定，其根部间隙2-3mm焊接全熔透坡口焊缝其背透及成型最为理想，但是从车间的实际来看，该位置的焊接并不理想，而且根部保留2-3mm间隙也不实际，无法保证焊后尺寸，且焊接过程中会逐渐将间隙收缩掉，直接面临的问题是间隙过大处容易烧穿，间隙过小无法焊透。大部分全熔透焊缝均存在内部缺陷，层间未熔合等内部缺陷，UT检测不合格，而且部分缺陷需经过多次返修才能合格，返修量大且变形大，需通过改进焊接手法及焊接规范减少缺陷的产生甚至达到焊后零缺陷。涉及到不锈钢与碳钢异种钢焊接，焊缝焊接完成后无法达到美标要求，目前调集焊接操作技能水平高的电焊工进行焊接，焊接后仍有80%的焊缝达不到美标要求，造成大量返修，返修时焊缝不仅难于去除且再次焊接后，焊接质量更差，目前处理方法为在焊接完成后，用钨极氩弧焊（TIG）对焊缝进行自熔，自熔后焊缝勉强达到美标要求，这样不仅严重制约双层不锈钢车体的生产进度而且造成人力和物力的大量浪费。
因此需要重新探索工艺合理性和操作的可行性以保证产品的关键尺寸与质量，制定合理的措施，有效控制端墙整体焊接变形，最大限度的提高产品质量和生产效率，保证生产任务，为公司节约成本。
三、采取的措施及主要技术指标
1、首先对来料尺寸进行检测，确保合格件上车装配使用，涉及影响平面度的关键单件有：支撑梁、角铁、连接角铁，对供应商提出要求，严格按照图纸进行生产，避免运输过程中的变形，不合格料件绝不使用。
2、由于端墙组成为碳钢部件与不锈钢件共同组成，存在较多的焊接形式，对操作水平要求较高，需要对操作人员进行实际模拟练习，针对难点次部件（下横梁组成、防撞柱组成和车钩托梁）提出试验物料进行验证，不仅可以提高操作者的能力，还有利于工艺人员摸索工艺参数。通过制造过程中发现的问题，改进工装，高速、高效、高质的完成小部件及端墙组成的组焊工作。优化、改进工艺过程：通过制造过程中的问题，积极提出改进方案；解决制造过程中遇到的问题，缩短制造周期，提高产品质量，降低生产成本。
3、全熔透焊缝为周圈焊缝，由于结构的必然性，必须留有间隙焊接，通过试验摸索出最佳的焊接规范、最合理的钝边尺寸，最理想的根部间隙，以及焊接层道数的设置，并固化焊接手法，保证焊接质量。配合超声波检测结果，探索缺陷产生的原因，针对性进行工艺优化，逐步完善焊接手法及焊接规范，达到焊后缺陷数最小，甚至无缺陷的焊后效果。经过对上述问题的总结来看，目前的焊接工艺方法无法满足异种钢焊接生产的需求，通过和焊接工艺人员沟通及查阅大量资料，决定对目前的焊接工艺方法进行改进，采用双脉冲的过渡形式进行焊接试验，已验证双脉冲在异种钢焊接的可行性。双脉冲过渡形式是以一个高频脉冲叠加一个低频脉冲组合而成，它利用峰值熔化母材和填充金属，利用谷值进行熔滴过渡和搅拌熔池，通过对熔池的搅拌，加快不锈钢与碳钢熔池中熔化金属的相互熔合，使熔池金属达到均匀状态，避免出现咬边和偏角缺陷的出现，同时解决立焊时焊缝凸度过大问题。双脉冲过渡形式具有焊接过程无飞溅、电弧稳定性强、成形美观等优点，可以避免焊接飞溅污损母材的现象。焊缝焊接完成后符合美标要求，焊缝无需用钨极氩弧焊（TIG）对焊缝进行自熔，减小热输入，从而达到减小焊接变形的目的。
4、为保证整体端墙平面度达到要求，端墙骨架组成为最关键一步，焊接骨架时需要增加反变形装置，骨架装配完成后，工件之间焊缝位置均设有工装支撑和压紧，焊接时，按照从下到上，从内而外的焊接顺序，骨架焊接完成后进行平面度调修，首先用一米平尺测量工件对接处平面度，利用扳手、无反弹锤等工具进行局部调修，局部调修完成后，再用端墙检测样板检测整体平面度。端墙合成点焊时从中心向两侧进行点焊通过自制或改造闲置工装，用于关键小部件的制造及部分部件的调修；高效、高质、低成本的保证小部件的制造，来保证端墙的质量、缩短生产周期、降低整体制造成本。
四、总结
通过对不锈钢端墙部件制造工艺过程的分析，发现了制造过程中的难点并找出解决措施，为不锈钢车体的制造提供了宝贵经验。为了后续生产更加顺利，提高生产效率，防止出现工艺问题，工艺人员提前比较不同车型的异同点，针对不同点提前向车间操作人员进行技术交底。同时，需要完善工艺规程及作业指导书，最终形成详细、准确、可行的现场指导材料。为产出更加高规格高质量的产品而努力,随着国内外不锈钢车体技术的不断提高,在这一领域有着广阔前景的趋势下,需要我们做出更大更多的努力,早日迈人世界先进水平的行列。
参考文献：
[1] EN 15085：2007.铁路应用—铁道车辆及其部件的焊接.
[2]窦广旭.不锈钢车体制造技术[D].沈阳铁路局总工室,2005.
[3]中国北方机车车辆工业集团公司科学技术协会编.铁道车辆知识问答.北京：中国铁道出版社，2003.