客車側圍蒙皮生產工藝現狀及未來發展趨勢

文/郭洋洋 李婷婷（安徽安凱汽車股份有限公司技術中心）

客車側圍蒙皮是客車車身外表面展示客車品質、外觀美化和設計造型的重要平臺，其表面平整度決定了客車品質和車身外觀造型的效果，高質量的側圍蒙皮可有效提高密封、降噪、強度等車身性能。因此，客車側圍蒙皮的材料、結構形式及生產工藝的選擇尤為重要。

一、側圍蒙皮生產工藝現狀

目前主流客車企業的側圍蒙皮生產工藝為漲拉蒙皮點焊工藝，即側圍蒙皮經漲拉后達到臨界塑性變形點，并貼緊車身骨架進行點焊。工藝簡單，易于批量生產，可操作性強。現實生產中由于所選擇的蒙皮材質、結構及安裝方式的不同，也會采用其他生產工藝形式。

1.側圍蒙皮應用材料

車身側圍蒙皮大多使用0.8～1.0mm 厚的鋼板，有冷軋鋼板和鍍鋅鋼板兩種。兩種鋼板的拉延、成形、焊接等機械加工性能都比較出色，冷軋鋼板成本低、耐腐蝕性能較差，鍍鋅鋼板耐腐蝕性能優良但成本相對較高。冷軋鋼板在作為客車外蒙皮材料時必須進行嚴格的防腐處理。

2.側圍蒙皮結構形式

客車側圍蒙皮有應力蒙皮及預應力蒙皮兩種結構形式，應力蒙皮的優點是蒙皮與骨架共同參與承載，缺點是蒙皮平整度不夠光滑、平順，焊接時有熱變形，蒙皮松動、變形；預應力蒙皮的優點是蒙皮表面光滑平順、平整度高，且蒙皮受到拉應力，剛度較高，缺點是蒙皮不參與承受載荷，只是在骨架外表面起裝飾作用[1]。

應力蒙皮由于其缺點較為明顯且難以克服，主流的客車企業已不再使用，一些規模較小、技術水平不高的小客車企業還在使用。預應力蒙皮雖不參與承受載荷，但由于蒙皮受到拉應力使得蒙皮剛度提升，降低了蒙皮在行駛中的振動噪聲，且蒙皮表面光滑平順、平整度高，提高了車身外觀效果，成為目前客車側圍蒙皮應用的主流。

3.側圍蒙皮安裝工藝

（1）側圍蒙皮漲拉工藝。側圍蒙皮漲拉工藝分類如圖1 所示，機械冷漲拉只在一些特殊結構蒙皮車型才會使用，火焰漲拉因在生產中有較大安全隱患，目前已無應用前景。本文重點討論液壓冷漲拉和電加熱漲拉兩種蒙皮生產工藝。

圖1 蒙皮漲拉工藝分類

液壓冷漲拉是指側圍蒙皮在常溫下通過機械力的作用，使側圍蒙皮達到工藝參數要求，再通過電阻點焊方式將蒙皮與骨架固定在一起的作業方式。其特點是設備操作過程簡單，對作業人員只需簡單培訓即可勝任，同時漲拉后側圍蒙皮剛度較好，蒙皮表面光滑、平整。但缺點是側圍蒙皮兩端需額外增加200～300mm 長度的蒙皮，材料利用率降低。

電加熱漲拉工藝是通過低電壓、大電流、大功率的電源來加熱蒙皮，再通過電阻點焊方式將蒙皮與骨架固定在一起的作業方式。其特點是蒙皮受熱均勻，漲拉后蒙皮板面平整，作業時間短，生產效率高。同時相比于液壓冷漲拉，蒙皮利用率較高。但缺點是作業過程能耗高，受周圍氣候等環境因素影響大。

綜上，液壓冷漲拉和電加熱漲拉各有優勢，均能得到較高品質的側圍蒙皮。客車生產廠應從所生產產品結構出發，結合自身工藝能力、員工技能水平等情況靈活選擇漲拉工藝方式。

（2）漲拉工藝參數確定。在客車側圍蒙皮漲拉生產工藝中，蒙皮漲拉到何種程度、漲拉設備使用多大的漲拉力往往影響著客車側圍蒙皮的平整度。但實際生產中，操作人員多以眼觀、手感來確定蒙皮是否漲緊、挺括，缺乏定量約束。因此，需要在側圍蒙皮漲拉時給定約束條件。

根據日常生產經驗，總結出側圍蒙皮產生0.05%～0.1%的相對伸長量時平整度及剛度均處在較好的程度。根據這個參數，可通過低碳鋼拉伸圖（F-△L 曲線）和胡克（Hookc）定律推導出使側圍蒙皮達到彈性極限（比例極限）時的漲拉力（F）和漲拉量（△L），F 和△L 就是所需要的側圍蒙皮漲拉作業中需確定的工藝參數。

（3）側圍蒙皮電阻焊。通常在側圍蒙皮點焊前，需對單面電阻焊機進行試焊調試，其具體調試方式為：以鏨子頭部距離焊點16mm，鑿入試件焊點末端為準，若焊點不發生剝離即為合格焊點，連續監測兩點合格后方可進行正常焊接，若焊點產生剝離，即需調整單面點焊機焊接電流、通電時間等參數并再次進行試焊，直至滿足要求。

二、側圍蒙皮生產工藝未來發展趨勢

目前的蒙皮漲拉點焊工藝存在較多的缺陷：蒙皮焊點較多，導致焊接、打磨工作量大，涂裝刮灰量大；焊點處溫度相應較高，冷卻到常溫時蒙皮會產生殘余收縮應力，往往引起焊接變形，對蒙皮有較大損傷；蒙皮接縫難以控制，導致蒙皮局部不平整等。針對漲拉點焊工藝對側圍蒙皮的影響，各大客車企業已開始積極探索新的客車側圍蒙皮制作工藝。

1.側圍蒙皮漲拉點焊自動化

為減少工人勞動強度，適應批量、多車型自動化柔性生產，客車側圍蒙皮自動點焊設備成為側圍蒙皮機械化、自動化關鍵設備，與側圍蒙皮拉伸設備配套使用完成側圍蒙皮漲拉點焊。客車側圍蒙皮自動點焊設備采用單面雙點電阻焊，各種參數可調，可滿足不同車型的自動化柔性焊接，獲得穩定的焊接質量和焊點分布，焊后蒙皮表面質量高，極大提高生產效率[2]。

2.鋁合金材料蒙皮推廣

在生產材料中，鋁合金鋼板具有良好的剛度、強度和極高的耐腐蝕性，比同等體積鋼材重量輕，是一種極好的客車車身骨架生產材料。以往其成本較高、焊接性能較差等因素限制了其在客車車身領域的應用，但隨著各客車企業的競爭日趨激烈，更高品質的車身外觀越來越受到歡迎，鋁合金材料蒙皮正逐漸被客車企業接受。

3.側圍蒙皮粘接工藝

側圍蒙皮粘接工藝是在客車漲拉蒙皮工藝的基礎上拓展出來的一種新型工藝，它不同于漲拉蒙皮的剛性連接，采用一種剛性和柔性結合的新型工藝，可有效消除骨架與蒙皮存在的鼓動聲，提高蒙皮平整度，與焊接技術相比有以下優點：整體強度較高，有均布應力的作用；對振動和噪聲有阻尼作用；對側圍骨架平面度誤差有補償作用；蒙皮具有更高的抗拉及抗剪切強度等等。采用蒙皮電泳粘接工藝，不僅能增強客車的密封性能，還能減少振動、提高車身蒙皮平整度，最終提升車身整體外觀質量。蒙皮粘接工藝因基材不同大致可分為傳統鋼制車身蒙皮粘接與鋁合金車身蒙皮粘接，更輕量化的鋁合金車身蒙皮粘接工藝更受青睞。

三、結語

影響車身蒙皮外觀質量的因素有很多，各客車廠家應根據自身工藝能力、員工技能水平選擇適合自身的生產工藝。在獲得高質量的車身基礎上應更進一步探索、研究新的蒙皮生產工藝，提高我國的客車產品質量。