浅析高速铝合金车体调修工艺方法

浅析高速铝合金车体调修工艺方法

赵俊淞,李凯平,周晶辉

中车长春轨道客车股份有限公司 吉林 长春

摘要：铝合金焊接是一个金属熔化和再结晶的冶金过程，焊接过程中，容易误认为金属受热膨胀导致焊接变形，但金属的均匀膨胀和冷却不能形成焊接变形，而真正导致焊接变形的是热膨胀受阻和冷却收缩受阻和工件的不均匀受热。铝合金车体及部件在焊接过程中容易产生变形，为保证其焊后的几何尺寸，在车体及部件组焊完成后需根据实际情况对车体及部件进行调修。

关键字：调修 工艺方法 焊接

一．总体工艺流程

铝合金调修首先需要对被调修物料进行尺寸测量，然后合理的选测调修方式，如机械调修或火焰调修，再选择合理的调修位置，对被调修物料开始调修。

二．测量几何尺寸

使用测量工具或检测样板检测铝合金车体及部件在组焊后的变形情况及变形具体数值。

三．选择调修方式

根据测量所得的变形情况及变形具体数值，选择调修方式，通常所用的方式为：机械调修、火焰调修及热冷综合调修。

四．选择调修位置

将部件放置在调修台位，使部件便于调修，如需采用顶针、拉杆来提高矫正效果，则应确保部件处于稳定位置；若采用火焰调修则用信号笔标出需加热的部位及加热形状。

五．具体调修方法

5.1机械调修

对于焊缝规则混乱，很难判别调修受力方向的结构，可采用机械调修的方法。机械调修采用“矫枉过正”的原则，在应用锤击法调修时一定要注意锤击的位置，例如一块中部突起的铝板用手工锤击矫正，若锤击突起的部分使其朝反方向突出，接着又要锤击反面，结果不仅不能矫平反而要增加变形。因此为了矫正这块铝板，不应锤击突起部分，而应锤击突起部分四周的金属。最好的方法是沿半径方向由里向外锤击，或者顺着突起部分四周逐渐向里锤击。这种锤击矫正会对工件产生损伤，因此在锤击时要使用平锤垫，尽量避免损伤工件表面。应避免部件因局部受力过大而产生凸凹不平或裂纹。如出现上述情况应立即停止调修，应考虑火焰调修和机械调修相结合。

5.2火焰调修

（1）根据变形情况，参照表1确定加热温度，通常对于厚板及厚壁型材部件采用130-180℃，薄板及薄壁型材部件采用120-140℃。不同材质的调修温度见表1。

表1  铝合金火焰调修温度

（2）准备好烤枪及测温仪后，采用氧-霞普气进行慢慢加热，加热过程中应随时测温，测温时测温者应戴皮手套，以免接触高温金属而烫伤。

（3）完成加热后，冷却被加热部件至室温，为节省时间，可适当采用风冷提高冷却速度，重新测量部件的相关尺寸，合格后进行下工序，如不合格，则重复上述步骤进行再次调修，直至合格为止，原则上对同一位置进行调修不应超过3次。在对铝合金部件进行多次加热调修时，每次加热前需保证部件温度在室温左右，且每次调修后必须重新测量部件的尺寸确定变形量，明确调修位置及加热形状。

（4）如加热调修时，由于操作者温度控制不慎，导致受热铝合金温度超出规定范围，即产生过烧，应立即报告技术人员，并由相关技术人员进行分析，确定该件补修留用或报废。

（5）常用火焰调修方法：

① 三角加热法，该方法一般用于厚板的调修。调修时，由于部件内侧的宽度小于尺寸要求，而组焊后部件刚度太大，无法用手工锤击来矫正变形，需用火焰法来实现。实际操作中，先用撑子撑住部件内侧，使其宽度略大于尺寸要求，然后用火焰加热另一侧的板的边缘，采用三角加热法，加热温度约为160℃，火焰调为碳化焰，以防止铝合金的氧化，如图1所示。

图1  三角加热法-火焰调修示意图

② 直线加热法，主要操作是火焰沿直线方向移动，同时也可在宽度方向作横向摆动，形成带状加热。这种方法一般用于长大焊缝的变形调修，例如：底架地板、车顶板等。一些大部件的自动焊接后常常会出现弯曲变形，而在调修时就是采用直线加热法。当大部件组焊完之后，由于正反焊接时的刚度不同造成焊后工件发生焊接变形，工件会向先焊的一面弯曲，形成弧形。对此情况，实际常常通过火焰沿焊缝方向进行直线加热，对产生弯曲的另一面进行加热，从而将焊接变形消除，如图2所示。

火焰加热：沿焊缝直线加热

图2直线加热法-火焰调修示意图

5.3热、冷综合调修

热、冷综合调修是普遍使用的铝合金焊接变形调修方法，当单纯的机械调修与火焰调修无法到达要求时，可采用热、冷综合调修方法。热、冷综合调修首先利用机械调修使结构产生一个弹性变形，在外力作用下进行火焰加热（温度控制与火焰调修一致），使原有的弹性变形一部分转变为塑性变形，最终达到理想调修效果。火焰调修在实际操作过程中常常还应用一些辅助工具，以便实现或更好的实现调修变形。一般在车体框架组焊完成后车体会发生扭曲变形，车体不再沿垂直面对称，而是向一侧发生倾斜，会呈现类“平行四边形”的情况。对于这种情况，在用火焰调修前，先使用支撑将变形后的车体的内侧对角线较短的方向调整至理论尺寸或略大一些，然后再用火焰加热法进行调修。

参考文献

[1]王炎金.《铝合金车体焊接工艺》.北京:机械工业出版社,2009.12

[2]孙庭秀.《焊接结构生产》.北京:电子工业出版社,2014.5

[3]刘会杰.《焊接冶金与焊接性》.北京:机械工业出版社2007.3