中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062
摘要：在城市的发展中人口不断的增加，地铁是最佳大众交通运输工具。为了使人们出行更便利，快捷，城市轨道车辆使用不同的材料，有碳钢、不锈钢和铝合金、碳纤维等材料组成的车体.铝合金车体的优点是工艺性好、重量轻、耐腐蚀、减少运行成本和维护成本。本文主要针对铝合金车体特点及焊接变形量等方面介绍了铝合金车体组对时的过程，尺寸的控制和反变形的调整，保证车体结构的质量要求。
关键词：铝合金 焊接 变形 总组装
引言：
随着铝合金材料在我国重工业中正式、大规模的投入使用到各个领域当中。2004年，中车长客第一辆全铝合金结构地铁车辆的研制成功，正式宣布了地铁车辆材料中铝合金的加入，在接下来的发展和创新下不断的应用铝合金在各种结构中，从而奠定了铝合金在地铁车辆材料中重要的地位。并且不断地结合欧洲先进的技术，利用国内材料，开发制造一大批高速动车组。
铝合金车体结构在实际生产中，由于铝合金本身热膨胀系数和导热系数大，。由于铝为面心立方结构，无同素异构转变，无“延—脆”转变，因而具有优异低温韧性，在低温下能保持良好的力学性能。此外，铝及铝合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度，对热和光都具有良好的反射率，磨削时无火花和无磁性等特点。加上车体结构有闭式空型材机构及开式板梁型结构，使得焊后几何尺寸发生变化，造成车体结构形状位置公差难以达到标准要求。所以，在实际应用中，解决这些问题成为了生产中的关键环节。
一、铝合金结构特点
1.1铝合金分类
a.可热处理合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度，我们在车体结构中的到广泛应用。
b.不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火+自然或人工时效处理生成的细小弥散强化）获得。
1.2铝合金的物理、化学性能
Al和Fe的主要性能
通过表格可以看出，铝合金的线膨胀系数最大，是钢的1倍，比热大，是钢的2倍，密度小，晶型是面心立方，没有同素异构的转变，塑性好，无低温脆性转变，但强度比较低。
铝的导热系数很大，在相同的工艺条件下，铝熔合区的冷却速度是钢的4-7倍。
1.3铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍，铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形应力较大，因此，需要采取预防焊接变形的措施。
结论：铝及铝合金的材料特点及焊接特点决定需要采用比较大的热输入量的焊接规范进行焊接，从而导致铝合金结构焊接后变形量大，线性尺寸不易保证，焊后需要进行调修才能满足结构要求。
二、常见铝合金车体结构特点
随着工业的发展，模块化生产得到了广泛的应用，在车体结构的生产中，分成了底架、侧墙、车顶、端墙这四大模块。通过组对方式不同，可分为整体式侧墙结构和分块式侧墙结构两类车体：
2.1整体式侧墙结构
整体式侧墙结构的特点是用大型铝合金型材，组对成一个整体后进行焊接。利用大型加工中心，加工出客室门口和客室窗口后在进行车体组对，车体尺寸比较精确。
2.2分块式侧墙结构
分块式侧墙结构的特点先将型材加工成两客室门口之间的长度在进行组对焊接，焊接后只加工客室窗口，客室的门口尺寸在车体组装时进行调整。
三、分块侧墙车体总装
3.1准备工作及落底架
在组对车体前按照图纸中的尺寸对大部件进行检查，是否在技术要求内，部件之间的相对位置是否匹配。组对时，首先落底架把底架吊运到胎位上方，调整底架的纵向中心与胎位纵向中心在垂直方向上重合，先落固定销一端在调整活动销使底架定位孔顺利落入，落入后先拉紧固定销所在的枕梁，再去拉紧活动销的枕梁，如果没有紧固好枕梁在焊接后由于焊接变形的影响，使底架变形无法落入转向架。拉紧边梁使边梁与各支撑点紧密接触，做出所需要的挠度。底架固定完毕后，在组对侧墙。
3.2侧墙组对
侧墙全部安装在正确位置后，先调整端部侧墙，要保证靠近端墙一侧立柱与底架端面垂直，测量5个门口尺寸合理调整门口宽度，调整侧墙与底架边梁的平面度后进行点固。完成后调整侧墙纵向的直线度和宽度。各个大部件都在技术要求内，但是在组装一起后就会出现相应的尺寸超出公差范围，这时要灵活运用各个大部件的尺寸，调整互相匹配的部件使用，确保车体符合技术要求。
3.3组对车顶
落车顶时候先使车顶的纵向中心与底架的纵向中心垂直方向重合，从一端向另一端组对，在选择从哪一端组对时要找好端头有配合或特殊技术要求的先组对，保证技术要求。组对后由于底架和侧墙都有挠度车顶两端都会上翘，用吊带绑住两端使用手拉葫芦拉紧，拉紧后点固端头的四扇侧墙，使车顶端头与底架端头在同一平面内，调整端头的端面对角线。然后调整门口的高度尺寸和宽度尺寸，调整时要掌握好调整顺序，先调整好一位侧的1号和2号门，对应二位侧1号和2号门口也调整好，然后4号和5号门同样步骤，可以使应力合理分布，防止出现四角高度不在同一平面。超过公差的地方要用手拉葫芦拉下来达到规定范围，小于公差的用支撑顶起后才能点固。调整两个端头的对角线、内高和内宽为上端墙做准备，端部尺寸要保证准确性，如果尺寸不在公差范围内，由于端墙的支撑作用，尺寸超差将无法调修。
3.4组对端墙
端墙一般多为型材结构，安装端墙前要检查是否符合技术要求，要采用现车研配的方法安装，保证端墙和底架、侧墙、车顶配合严密，保证端墙门口中心与端头的横向中心重合左右对称。点固端墙时候要从下向上两边对称点固，外侧点固完成后在内侧上中下分别点固三段，点固的距离要相同，点固后做反变形，在门口中间位置向外支撑，使端墙向外凸出3~5mm。
可以使焊接应力均匀分布确保端墙平面度。
3.5整车尺寸调整和反变形
整车组对完成后，调整包括对角线、内高、内宽、反变形。在调整对角线时要注意整车的自然状态，根据自然状态调整对角线的力度，在调整后要使每一个调整点都是一拉一顶受到两个力，对角线的大小直接会影响车体的倾斜度，如果车体的倾斜度过大，将产生报废的可能；调整内高时低于公差的要用内高撑子撑起，高于公差的地方可以不做处理，由于焊接收缩会使高度下降5-8mm。内宽直接受到车顶的影响，一般都是向外部扩张，只要在车体的中间门处加两个拉子向内拉8~10mm的反变形，车体的调整根据焊接量、焊接位置、受力点、结构等多种因素考虑来调整。
3.6整车焊接
焊接时要注意焊接方向和焊接顺序，在预制挠度能保证可以从中间向两端焊接，如不能保证要从两端向中间焊接，利用焊接热和焊接收缩来调整车体挠度。焊接顺序要根据车体的整体状态进行确定，以更好的利用焊接变形保证车体的技术要求
四、结束语
上述内容详细的描述了分块式侧墙车体的组对过程，在大部分城轨车中得到了应用和实践，使人员能迅速掌握同类车的组对要领，从而提高生产效率和产品质量，为批量生产提供了技术支持。
参考文献：
1.王炎金 铝合金焊后火焰调修技术 机械工艺出版社
论文作者:王海研,王立国
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/24
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