客車蒙皮熱漲拉和冷漲拉工藝及設備對比分析

趙前進，閔生，張巧巧

銀隆新能源股份有限公司 廣東珠海 519040

客車蒙皮是車身外表面展示品質、外觀及造型的重要平臺，其表面平整度決定了客車品質和車身外型造型的效果，高質量的蒙皮可有效提高車身密封、降噪及強度等性能，蒙皮生產在客車整車制造中屬于重點生產工序[1]。在現代客車生產工藝中，蒙皮采用的是預應力蒙皮，采用漲拉方法使蒙皮內部產生預拉應力后，通過鉚接或焊接等手段將蒙皮與骨架固定在一起并保持蒙皮中的預應力。其特點是預應力蒙皮不參與承受載荷，只是在骨架外表面起裝飾作用，由于蒙皮受到拉應力，垂直于蒙皮的剛度得以提高，從而降低車身蒙皮在行駛中的振動噪聲且蒙皮表面光滑平順、平整度高。

蒙皮漲拉工藝生產中主要有冷漲拉法和熱漲拉法。冷漲拉是指蒙皮在常溫下通過機械力的作用，使蒙皮達到工藝參數要求，再通過鉚接、焊接或電阻點焊方式將蒙皮與骨架固定在一起的作業方式；熱漲拉利用蒙皮的熱脹冷縮原理，蒙皮受熱后伸長，趁熱將蒙皮兩端固定，自然冷卻后，蒙皮收縮張緊，實現了蒙皮的平整度。熱漲拉法可分為火焰加熱漲拉和電加熱漲拉兩種方式，由于火焰加熱漲拉在實際應用中很難保證蒙皮在加熱過程中各部位均勻加熱，造成蒙皮各部位膨脹量不均勻，產生難以消除的變形，影響蒙皮表面品質，熱漲拉工藝基本上都是采用電加熱方式。下面通過全方面對比分析兩種漲拉的優劣勢，探討解決企業該如何選擇的爭議性問題。

電加熱漲拉

電加熱漲拉是指利用變壓器對蒙皮進行通電，在通電過程中，由于鐵質蒙皮存在一定電阻值，并且導電面積較小，導致蒙皮發熱伸長。加熱伸長量達到工藝要求尺寸后斷電停止，趁熱將蒙皮兩端焊接固定后，蒙皮自然冷卻縮緊，使蒙皮張緊達到平整蒙皮的目的。以下從設備結構性能、工藝流程、能耗及操作安全等角度進行全方面分析。

1.設備概況

電加熱漲拉設備由龍門架、漲拉裝置、加熱裝置、電氣控制系統和冷卻水循環系統組成，各個裝置根據實際需要而安裝在龍門架的各個部位而形成整機，設備可以對長度在6～13m、寬度在3～12m、厚度在0.8～1.2mm的客車蒙皮進行焊接前漲拉，如圖1所示。

設備關鍵特點是無需基建施工，其中加熱裝置采用三相次級整流變壓器作為熱源，加熱效果好，加熱速度快，次級為直流回路，感抗可忽略。與交流加熱器相比，當輸出相同電流時，加熱器的功率因數大大提高，可達0.8～0.9；這種加熱器所需視在功率只有交流加熱器視在功率的1/3～1/5，對電網沖擊小。直流加熱，避免了交流電幅值下降時冷卻所造成的熱量損失，兩根電纜間無交變電磁力，使用環境更安全、更環保。用途廣泛，除了能夠加熱低碳鋼、鍍層鋼板外，還可以加熱漲拉鋁蒙皮，為后續產品做基礎行業常規熱漲拉設備主要參數詳見表1。

表1 常規熱漲拉設備主要參數

熱漲拉焊接過程中，由于蒙皮需加熱至100℃，蒙皮整體成為一個危險源，可能會有觸電、燙傷的危險，因此要求漲拉過程中，員工身體任何部位不能觸碰蒙皮，以免觸電燙傷。而且蒙皮整體加熱至100℃，成為一個大的熱源，在夏天高溫環境中，惡化了員工的操作環境。

2.工藝流程

熱漲拉焊接主要工藝流程如圖2所示，獨有的工序是電加熱蒙皮漲拉工序，通過加熱系統把蒙皮加熱至100℃，加熱時間為2～5min，蒙皮受熱膨脹，達到工藝要求漲拉量0.08%～0.1%（8～10mm）后停止加熱，趁熱盡快焊接把蒙皮固定在骨架上。按以上工藝流程完成一側的蒙皮加熱漲拉后，繼續對另一側蒙皮以同樣步驟進行加熱漲拉，生產節拍約60min/臺。

圖2 熱漲拉焊接工藝流程

冷漲拉

冷漲拉是指蒙皮在常溫下通過機械力的作用，使蒙皮達到工藝參數要求，再通過鉚接、焊接或電阻點焊方式將蒙皮與骨架固定在一起的作業方式。在現代客車生產工藝中，使用的是液壓漲拉系統進行蒙皮漲拉。下文從設備結構性能、工藝流程、能耗及操作安全等角度進行全方面分析。

1.設備概況

設備主要由架體、推進裝置、拉伸裝置及夾緊頭、液壓系統及電控系統等組成，設備可以對長度在6～13m、寬度在3～12m、厚度在0.8～1.2mm的客車蒙皮進行焊接漲拉。

如圖3所示，設備主體由大斷面型鋼組焊構成，左、右各一個，整體式。架體是整臺設備的基體，用于承載設備的其他系統。由于設備主體需可調，所以鋪設移動導軌需進行部分基建施工。設備核心液壓冷漲拉設備位為設備各組成部分提供液壓動力源。具備壓力調整裝置及流量調節功能，配備拉伸力大小顯示表，配備直接顯示拉伸量刻度的功能，方便車間操作及記錄。液壓泵停機時，系統可保壓直至作業完成。

圖3 冷漲拉設備

行業常規冷漲拉設備主要參數詳見表2。

表2 常規冷漲拉設備主要參數

2.工藝流程

如圖4所示，漲拉焊接時按工藝流程兩側同時進行，將經過提前清理好的側圍蒙皮，一端點焊固定在側圍骨架立柱上，另一端固定在冷漲拉機上，使得蒙皮受到漲拉，達到與骨架貼合的狀態后，在蒙皮繃緊狀態下，將其焊接固定在側圍骨架或者工藝梁上，完成整個漲拉過程。生產節拍約45min/臺。

冷、熱漲拉設備及工藝綜合對比見表3。

結合表3綜合分析可以看出：熱漲拉設備投入成本低，蒙皮漲拉質量好，但是設備能耗高，使用安全性低，受環境影響大，設備維護保養精細，產品適應性差；冷漲拉設備投入成本高，漲拉質量一般，但是設備使用能耗低，安全操作及維護保養簡單，產品適應性廣。

表3 冷漲拉和電加熱漲拉對比

從企業具體產品設計出發，給出以下建議：

1）以車身鋁蒙皮粘接設計為主的客車企業，適合選用冷漲拉工藝及設備，因鋁本身良好的導熱性能和低強度，導致熱漲拉質量無法控制。

2）以車身鋼蒙皮焊接設計為主的客車企業，兩者都可選用，如有整車電泳工藝，從產品質量和設備投入方面考慮，優先電加熱漲拉。

3）以車身鋁蒙皮粘接設計和鋼蒙皮焊接設計均兼顧的客車企業，適合選用冷漲拉工藝及設備，可兼容鋁蒙皮漲拉粘接及鐵蒙皮漲拉焊接，且能耗成本低。

結語

本文全面介紹了客車蒙皮兩種漲拉設備及工藝，重點分析了兩者差異性，需要結合企業實際情況來確定選用何種工藝和設備，為選擇爭議性提供了解決方案。