自動焊在動車組車體制造中的應用

陳東方

（南車青島四方機車車輛股份有限公司,山東 青島 266111）

自動焊在動車組車體制造中的應用

陳東方

（南車青島四方機車車輛股份有限公司,山東 青島 266111）

本文講述自動焊系統在動車組車體制造中的應用，討論了自動焊在各部件生產制造中的優勢及存在的問題。

自動焊；車體；動車組

1 概述

自動焊系統是指在焊接過程中采用特制或一系列的機器，載入工件，然后將焊炬和工件導入相應的位置，實施焊接并進行焊接質量監控，形成達到質量要求的焊接產品的加工系統。自動焊系統，一方面可以大幅度提高生產效率，節省大量的時間和人力成本，另一方面，焊接質量和精度可以得到有效的保障，因此在制造業各行業得到了越來越廣泛的應用。

目前，在車體制造中采用自動焊接的部分有：底架邊梁的自動焊、地板的自動焊、車頂的自動焊、側墻的自動焊等。自動焊接在車體制造中已經得到了廣泛的應用，涉及到車體制造中的方方面面。目前車體制造中的自動焊接系統，一般包括行走系統、焊接系統、控制系統、檢測系統以及相應的工裝系統。

2 底架邊梁自動焊

（1）邊梁自動焊過程。底架邊梁由上邊梁型材和下邊梁型材拼接而成，焊縫長度約20m，使用自動焊接可以提高產品質量及其穩定性，并大大提高工作效率。

（2）邊梁自動焊工裝。邊梁自動焊的工裝如圖1 所示，可以實現兩個邊梁組成的內側和外側焊縫的焊接。邊梁進行完內側焊縫焊接后，由于橫向收縮不均發生角變形，為將產品的變形控制在一定范圍內，設計工裝時考慮對邊梁自動焊預制反變形。工裝設計了一個高約2mm的凸起，如圖2所示。外側焊縫焊接時，將內側焊縫放置在凸起的位置，然后再進行自動焊接。通過這種方法預制的反變形量正好可以在自動焊之后得到抵消，焊接變形得到了控制。

圖1 邊梁自動焊工裝

圖2 邊梁自動焊工裝“凸起”示意圖

（3）存在的問題。從焊接的產品質量來看，在焊縫的起弧和熄弧區域焊接質量稍差，由于邊梁設計結構的限制，邊梁的縱向焊縫不連續，出現多次起弧和熄弧。因此在實際的生產中可以考慮可以在焊縫中斷處增加引弧板和熄弧板，使焊接質量得到保障。

3 地板自動焊

（1）地板自動焊過程。地板組成由六塊或七塊長大型材拼焊而成，每條焊縫長度約14m。使用自動焊焊接可以兩條焊縫同時焊接，焊接效率高，優勢明顯。焊接前進行焊接部位表面處理，方式和要求與邊梁的焊前處理相同。自動焊的焊接順序以控制焊接變形為原則，避免相鄰焊縫同時焊接。

（2）地板自動焊工裝。單層地板的厚度較薄、易于變形，調修較為簡單，焊接時并沒有對其進行預制反變形等防止焊接變形的措施。為保證焊縫的成型，工裝上設置了帶槽的銅墊板，確保焊縫單面焊雙面成型。雙層地板的自動焊工裝上采取了預制反變形的措施，在中部地板進行完正面自動焊之后，在反面自動焊工裝固定，此處設置了反變形。中部中部的反變形量為18mm。

（3）存在的問題。單層地板自動焊時，由于鋁合金型材的水平度較差，在組配時常常出現錯邊現象，雖然采用焊接時采用的壓緊措施，如焊接時采用滾輪壓緊，但仍會出現背面成形不良的問題。解決的措施主要為提高鋁型材及型材組對的質量。雙層地板焊接中雖采取預制反變形來控制焊接變形，但變形量依然較大，這主要是由于自動焊焊時，工裝只是對兩側的兩塊型材進行壓緊固定，中部的地板型材未進行固定，造成地板剛度不足。

4 側墻自動焊系統

（1）側墻自動焊過程。側墻由七塊長大型材組焊而成，焊縫多且長度長，適于采用自動焊接方式。焊接前進行焊接部位表面處理，方式和要求與邊梁的焊前處理相同。自動焊的焊接順序以控制焊接變形為原則，避免相鄰焊縫同時焊接。

（2）側墻自動焊工裝。側墻自動焊工裝大量采用的氣動壓緊裝置，大大提高了自動化水平，提升了生產效率。側墻自動焊工裝在設計時慮到了對焊接變形的控制。在反面自動焊工裝上設置厚度為3mm的墊塊，使側墻預制一個3mm的反變形。另外，將側墻固定在反面自動焊工裝上時，側墻兩側的距離增加16mm工藝放量，通過這兩種方法預制反變形對焊接變形進行控制。

（3）存在的問題。由于車體總組裝的要求，需要側墻預制縱向和寬度上的撓度，這就增加了側墻自動焊保證側墻弧度的難度，因此在實際的生產過程中，側墻的弧度時常出現超差的情況，尤其在側墻結構發生變化時，控制側墻的整體弧度難度大大增加，需要工藝師制定合理的工藝措施，以及現場施工人員具備豐富的現場生產經驗。

5 車頂自動焊

（1）車頂自動焊過程。車頂由7塊鋁合金長大型材組焊而成，共六條長度約為25m的焊縫。采用自動焊焊接既能保證焊縫質量的穩定性又能提高焊接效率。車體自動焊焊接順序的選擇也組主要考慮焊接對焊接變形的影響，合理的焊接順序可以將變形控制在一定范圍內。

（2）車頂自動焊工裝。車頂自動焊工裝大量采用的氣動壓緊裝置，大大提高了自動化水平，提升了生產效率。車頂反面自動焊時考慮了通過預制反變形對頂棚變形進行控制。通過工裝上的支撐塊對頂棚預制反變形3-5mm。通過這種方法來控制焊接變形量。

（3）存在的問題。在實際生產中，雖然預制了反變形，但車頂的輪廓度控制仍存在一定的難度。出現這一問題的原因為：車頂型材本身尺寸異常，或各型材尺寸合格但組配起來之后卻尺寸或輪廓度不合適，給車頂自動焊過程中弧度的控制增加了難度。

6 結束語

自動焊接系統已經涉及到動車組車體制造中的很多方面，并在節省人力勞動、提高生產效率、提高焊接的精度和質量、減少廢品量和返工的次數方面發揮了巨大的作用。但自動焊接系統在車體制造中的應用依然存在或多或少的問題，需要工程師們繼續努力探索和研究，以發揮自動焊系統在動車組車體制造方面的作用和優勢。

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[2]張善保.哈爾濱焊接研究所焊接工藝設備在重大工程中的應用[J].機械制造文摘（焊接分冊）,2012（04）.

[3]劉志平.高速動車組鋁合金車體自動焊接工藝研究[J].熱加工工藝,2012（07）.

陳東方（1986—），男，山東鄆城人，碩士，工程師，主要從事：高速動車組鋁合金車體工藝設計開發。