张涛鹏
中车长春轨道客车股份有限公司
摘要： 铝合金地铁车体挠度是在车体合成过程中的重要尺寸，它对地铁车辆的行车安全起着重要的作用。对于A型铝合金地铁车其挠度值要求一般比B型铝合金地铁车挠度值较高。挠度尺寸的控制有着较高的技术要求，车体制造的过程中出现出车挠度无法满足车体技术条件的情况时，可采用热矫正的方法对车体挠度进行调整。本文主要介绍一种地铁车挠度提升的工艺方法。
关键词：铝合金 地铁 车体挠度 热矫正
1 背景意义
近年来，轨道车辆中铝合金6005型材的焊接已经全面应用MIG焊接工艺，铝合金焊接变形量较大导致铝合金车体的关键尺寸较难控制，而车体挠度尺寸对于车辆的行车安全起着极为重要的作用。对“生产过程车体挠度尺寸未达到车体技术条件要求的车辆”进行提升改善的工艺方法至关重要。
2 研究内容及分析
2.1研究内容
本文研究一种热矫正的工艺方法对车体挠度尺寸进行改善。实验车辆主要信息：铝合金A型车体，5门4窗，车体长度为21880mm，车体宽度为3000mm，车体高度2410mm。
2.2热矫正方式
使用火焰对工件进行矫正时，其加热部位和附近型材随温度升高而膨胀，而周围部门的大部分型材处于常温下并不膨胀，相对比较稳定，阻止和压抑受热部位膨胀，使加热部位受到径向反作用力。在温度超过金属的屈服点时就会产生塑性压缩变形，而停止加热时随着温度的降低，高温下产生的局部压缩变形量依然保留下来，由于冷却产生收缩应力，使其纤维收缩变短达到矫正的目的。
热矫正有三种方法：点状加热、线状加热、三角形加热。
1、点状加热：用于对板材的矫正；
2、线状加热：用于对焊接结构的矫正；
3、三角形加热：用于对型材类的矫正；
A型铝合金地铁车其车体骨架结构为铝合金型材构成，因此对车体挠度的改善调整采用三角形加热的方式。
本次试验采用中性火焰加热，中性火焰是氧与乙炔混合比约为1：1.2时燃烧时产生的火焰。加热温度对铝合金性能有一定的影响，当温度超过一定值时，由于晶粒粗化的影响，对焊接件的力学性能影响较大。本实验按照德国焊接协会《DVS 1614-1998》标准中铝合金热矫正的温度要求进行调修，调修温度为150-200℃。在焊接产品进行火焰矫正时，其加热速度为16mm/s-20mm/s。冷却方式采用空冷。
2.3实验过程
一、增加火焰调修时车体工装的预制挠度值:
在A型铝合金车体总组成组焊工装内，加大车体预制挠度值2mm，原车体生产过程中所做预制挠度值为22mm，现增大致24mm。车体总组成组焊工装各支撑墩预制挠度值车体预制挠度：-3mm、0mm、+8mm +16mm、+25mm、+16mm、+8mm、0mm、-3mm，总组成组焊工装支撑墩位置详见下图：
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图1 ：车体总组成组焊工装反变形尺寸明细
二、车体热矫正区域及热矫正顺序
将底架与工装拉紧贴严，拉紧顺序为从中间向两端拉紧，工装夹紧后，对车体进行热矫正。采用德国焊接协会《DVS 1614-1998》中热矫正的标准，进行热矫正。底架边梁型材外侧位置热矫正温度为150-200℃，矫正区域及顺序如图。
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图2 ：车体热矫正区域及顺序示意图
两名铆工对称站在一位端枕梁位置一、二位侧，从枕梁处向车体长度中心方向，对图中底架边梁区域进行热矫正。热矫正到车体长度中心后，两名铆工再从二位端枕梁位置，向车体长度中心方向进行热矫正。底架边梁热矫正顺序由车体两端向车体中心进行，热矫正区域按顺时针方向画三角形进行，最外围三角形为200mm边长的等边三角形。在热矫正前，先在底架边梁上画好三角形形状，在矫正过程中要随时监控车体温度。如温度超过200℃，则必须待温度降低后，才能继续进行热矫正。车辆热矫正完毕后，待车辆冷却，并保持工装压紧状态48小时后，再将车体总组成组焊工装松开，工装松开顺序是从两端向中心进行松开。
2.4结果分析
车辆热矫正完成后对车体关键尺寸进行测量，其中车体挠度提升4-6mm，车体宽度局部增加3mm，车体高度局部降低2mm。
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数据表明，采用此种热矫正的方法可以使车体挠度有效提升，但局部车体宽度及车体高度也会变化。
参考文献：
铝合金车体制造火焰调修的正确应用方法，《科学与技术》2020年9期 作者：周晶辉 李栋梁 张秀明
火焰调修在铝合金自动弧焊后的应用研究，作者：蒋百威，赖欧。中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲 ，文章编号：2095-6363（2016）12-0107-02