中车唐山机车车辆有限公司 天津 3003000
摘要：通过对分块侧墙焊接工序制造工艺的探索，对焊接前预制的反变形值进行了优化；通过生产实践与理论分析，优化了焊接顺序以及点固区域；探索弧形与平面度同时控制的反变形手段，优化制造工艺流程；经过以上工艺方案的优化，使得分块侧墙的平面度达到了高质量标准。面对突发的总成附件焊接变形问题，通过方案商定、试验验证、产品验证等工艺方案，有效解决了总成附件焊接变形引起的平面度超差问题。
关键词：反变形 优化 平面度 焊接变形
一、前言
随着经济社会的快速发展、人员的快速流动，轨道车辆行业正处于爆发期。为了满足城市的基本交通、缓解人员的出行拥挤问题，地铁交通被地方政府作为解决交通问题的利器；在国内开始着手研究激光焊接时，天津公司车体车间第一时间组织攻关团队、设立不锈钢车体激光焊接项目即新一代B型不锈钢地铁项目，项目验证了激光焊接的可行性以及可靠性。项目进行第二阶段验证即平台化B型地铁试制；项目第二阶段有效解决了一阶段的部分问题，达到不锈钢车辆激光焊接量产要求。不锈钢车辆激光焊接研究进入第三阶段量产即天津地铁4号线项目，4号线前期准备、初期试制、中期生产过程中奔着零缺陷、高质量、精品产的目标不断进行着工艺优化。
二、侧墙激光焊接平面度控制方案及效果
天津地铁4号线生产初期，焊接后个别点平面度2mm/m超差1mm、平面度质量不达标，弧形检测后发现在弧形处墙板内凹，标准要求分块侧墙时弧形≤2mm，实际测量发现在弧形处最大为3mm超差1mm。
进行工艺优化时为避免弧度、平面度同时调整引起的无法判断印象质量问题无法追溯问题，随即进行单一变量的工艺优化。通过3PC相同模块的反变形值摸索，确定新的工艺反变形值；新反变形值工艺方案实施后平面度质量得到一定的提升，但是个别区域平面度超0.5mm；为进一步优化产品质量，进行工艺装配顺序的优化；分析认为做反变形最主要是为了做出一定的变形量，从而达到约束焊后变形和减少焊接变形的条件。优化前的工艺方案将骨架与墙板在所有焊缝位置处先点固在一起，然后将点固完成的分块侧墙做反变形焊接；分析认为此方案将两侧墙板与骨架相对位置完全约束，反变形时墙板与骨架没有发生微偏移，无法形成有效的反变形效果。随即，调整此处的点固工艺方案；点固时两侧墙板与骨架的点固点先不点，待分块侧墙工序做完反变形后再将两侧的点固点点固上，然后进行分块侧墙的弧焊。方案实施后平面度得到有效提高，测量数据显示分块侧墙平面度达到技术标准。
平面度问题解决后，进行弧形优化；通过前7个模块的数据分析来看，弧形问题最大缺陷是弧形附近墙板内凹，样板检测时弧形处于样板间隙最大为3mm。要解决弧形内凹问题，需要将弧形处自内向外顶出一定的反变形值；通过工艺方案摸索，确定了弧形下部400mm出做出5mm反变形值的方案。方案实施后通过测量数据看出弧形尺寸得到有效控制，达到技术标准要求。而后进行了平面度发变形和弧形反变形同时进行的工艺尝试，在微调反变形值的情况下使得产品质量满足质量要求同时极大的优化了作业工序。
座椅C槽在总成部位焊接后，平面度超差、弧形处外凸进而造成内宽变大，总成阶段焊接后的调修难度大且效果不理想。经过工艺人员商讨将C槽移至分块侧墙焊接阶段施加反变形焊接，并进行了方案验证；经过对反变形位置的不断调整、反变形值的摸索，最终确定了如图1所示的反变形焊接方案，使得产品质量得到有效保证。
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图1 C槽反变形焊接方案
参考文献：
1. 张孟熙，王萌.不锈钢地铁车体侧墙制造工艺改进.数字化用户，2018（3）：198-200
2．陈树娟，李希勇等.不锈钢车体制造技术，设备信息与技术，2016（2）：239
3．王铁民.激光焊接不锈钢车体的研究.科技展望，2016（18）：60