碳钢客车车体平面度调平技术研究

张道刘

中国中车唐山机车车辆有限公司  河北 唐山 063035

摘要：本文通过工艺试验的方式，对现有国内铁路客车碳钢车体平面度调平方式进行比较分析，得出真空吸盘、电磁吸铁两种方式在不同冷却时间、冷却方法的情况下，调平质量的优缺点；同时为了提高生产效率，针对激烤方式进行工艺试验，指导批量生产。

关键词：真空调平  电磁调平  车体平面度  激烤 

1、试验方式：

使用现有的160公里动力集中动车组车体侧墙窗口骨架模块结构，截取窗口上方骨架结构，蒙2.5mm墙板后进行激烤试验。

   

图1：试验用模块

现行工艺激烤时间2S左右，使用温枪检测激烤温度，在300℃左右。激烤时间提升至3S左右，使用温枪检测激烤温度能够达到500℃左右。

试验使用电磁铁+激烤模板+水冷（激烤3S）、电磁铁+激烤模板+水冷（激烤2S）、电磁铁+水冷（激烤3S）、真空吸盘+水冷（激烤3S）、真空吸盘+空冷（激烤3S），4种工艺方式，对调平前后数据进行测量记录，对比分析。

2、试验数据分析

表1：测量数据

	1		2		3		4
	调平前	调平后	调平前	调平后	调平前	调平后	调平前	调平后
电磁铁+激烤模板+水冷（激烤3S）	1.9	0.9	1.9	0.7	1.9	0.9	1.8	1
	1.4	0.8	1.3	0.2	3.9	1.8	3	1.2
电磁铁+激烤模板+水冷（激烤2S）	2.2	1.2	1.6	1.2	2.5	1.6	2.8	1.8
	1.4	0.7	1.9	1.4	1.8	0.9	1.9	1.3
真空吸盘+水冷（激烤3S）	2.2	1.8	0.7	1.5	3.1	1.5	1.5	2.5
	2.8	2.0	3	3.8	3.2	2	3.2	2.5
真空吸盘+空冷（激烤3S）	1.5	0.9	2.6	2	2.8	0.8	1.5	0.9
	2.3	1.8	3.5	3.5	2.8	0.8	2.3	1.8
电磁铁+水冷（激烤3S）	1.8	2	1.5	1.0	2.3	1.5	1.7	2.2
	2.4	1.5	2.1	1.8	2.5	2.1	1.6	1.6

2.1结合调平数据及现场激烤现象对不同工艺进行分析。

①对比第一组和第二组数据对比，激烤时间3S时，调平效果整体由于激烤2S时的平面度，调平后平面度均值更低，超差位置更少。

②电磁铁+激烤模板+水冷，电磁铁配合激烤模板，能够控制墙板变形。配合激烤模板的开孔，激烤时火焰聚集效果好，经过水冷冷却后，3mm以内变形能够调修至1.5mm以内。

③真空吸盘+空冷，真空吸盘与墙板吸附后，能够校平墙板变形，但在激烤过程中局部墙板会向骨架侧产生轻微鼓起，激烤完成后撤去真空吸盘，自然冷却后（15min），表面有明显波浪变形，表面凹凸不平，调平效果较差，局部位置出现平面度变差现象。

其中3号测量点位置变化明显，使用平尺测量，原位置由2.8mm变为0.8mm，但两侧出现明显凹坑。激烤前为一个凹坑，激烤后变成为两个小凹坑。

 

图2：真空吸盘+空冷调修后效果

④真空吸盘+水冷、电磁铁+水冷情况与真空吸盘+空冷情况类似，表面有凹凸不平现象，波浪变形略小于真空吸盘+空冷。调平效果较差，局部位置出现平面度变差现象。

图3：电磁铁+水冷调修后效果

2.2真空吸盘与电磁铁对比分析

在墙板调平过程中对墙板施加约束，需要大于a约束墙板自身变形的力、b激烤时墙板膨胀产生的力之和，才能起到调平作用。当约束力

根据实验结果及激烤时的现象分析：电磁铁+激烤模板>真空吸盘>电磁铁。

2.3水冷与空气冷却

冷却方式主要影响的是激烤后冷却速度，冷却速度越快，激烤产生的收紧应力越大。   

同时，在试验中真空吸盘+空气冷却效果比真空吸盘+水冷效果差，分析原因主要是因为在激烤过程中真空吸盘的约束力较小，墙板产生了一定的变形。按照株机工艺在激烤后撤去吸盘自然冷却，在激烤过程中的变形在无约束的情况下自然冷却，波浪变形明显。使用水冷却时墙板依然受到吸盘一定的约束力，所以其产生的波浪变形更小。

2.4小结

单侧约束真空调平+空气冷却，与电磁调平两侧约束的调平效果相比较差，表面有明显波浪变形，表面凹凸不平，调平效果较差，局部位置出现平面度变差现象。相对真空调平，在碳钢客车制造中还是电磁调平效果更佳。

3、激烤方式对比

为提高电磁调平效率及激烤效果，试验使用多头烤枪代替单头烤枪进行激烤，用于提高电磁调平工位的工作效率及激烤效果。

本次对四头烤枪、两头烤枪及单头烤枪进行试验，对比使用效果。

   

图4：两头烤枪                图5：四头烤枪

3.1激烤效果

对比单头烤枪，双头烤枪能够同时激烤两个电磁调平眼孔，效率更高，激烤时间可以减少1/3。

两个枪头同时进行激烤，加热速度和受热面积更大。使用红外测温仪进行检测，单头烤枪激烤3s后测量，墙板温度为500℃左右，双头烤枪激烤3S后测量，墙板温度为500℃左右，激烤效果与单头烤枪一致。

3.2总结

根据对比效果，多头烤枪比较单头烤枪，激烤速度更快，能够有效提升电磁调平效率。烤枪头数量2-3个为宜，数量再进行增加势必需要增加管路压力，压力不足时反而会导致火焰激烤效果下降。

4、实验结论

通过试验分析对车体外皮调修工艺进行了优化，电磁调平工艺较真空调平效果更好；规范激烤时间及温度（单个点激烤时间由2秒优化为3秒，温度由300度优化为500度），同时使用多头烤枪（由单头烤枪优化为双头烤枪），提升调平效果（平面度质量95%提高到1.2mm/m），减少调平时间（调平时间减少了10分钟）。

参考文献：

《电磁校平工艺在铁道工程车辆侧墙上的应用》，机车车辆工艺，2017年4期；《真空调平工艺在车辆薄板焊接箱体的应用》，中国金属通报，2018年5期；