客車蒙皮熱漲拉和冷漲拉工藝及設(shè)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(zhì)、外觀及造型的重要平臺，其表面平整度決定了客車品質(zhì)和車身外型造型的效果，高質(zhì)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(chǎn)在客車整車制造中屬于重點生產(chǎn)工序[1]。在現(xiàn)代客車生產(chǎn)工藝中，蒙皮采用的是預(yù)應(yīng)力蒙皮，采用漲拉方法使蒙皮內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)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(yù)應(yīng)力。其特點是預(yù)應(yīng)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(yīng)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(chǎn)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(shù)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(yè)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(xiàn)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(yīng)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(chǎn)生難以消除的變形，影響蒙皮表面品質(zhì)，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(yōu)劣勢，探討解決企業(yè)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(zhì)蒙皮存在一定電阻值，并且導電面積較小，導致蒙皮發(fā)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(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)備概況

電加熱漲拉設(shè)備由龍門架、漲拉裝置、加熱裝置、電氣控制系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)組成，各個裝置根據(jù)實際需要而安裝在龍門架的各個部位而形成整機，設(shè)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(shè)備關(guān)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(shù)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(wǎng)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(huán)境更安全、更環(huán)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(xù)產(chǎn)品做基礎(chǔ)行業(yè)常規(guī)熱漲拉設(shè)備主要參數(shù)詳見表1。

表1 常規(guī)熱漲拉設(shè)備主要參數(shù)

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(huán)境中，惡化了員工的操作環(huán)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(tǒng)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(cè)的蒙皮加熱漲拉后，繼續(xù)對另一側(cè)蒙皮以同樣步驟進行加熱漲拉，生產(chǎn)節(jié)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(shù)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(yè)方式。在現(xiàn)代客車生產(chǎn)工藝中，使用的是液壓漲拉系統(tǒng)進行蒙皮漲拉。下文從設(shè)備結(jié)構(gòu)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(shè)備概況

設(shè)備主要由架體、推進裝置、拉伸裝置及夾緊頭、液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等組成，設(shè)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(shè)備主體由大斷面型鋼組焊構(gòu)成，左、右各一個，整體式。架體是整臺設(shè)備的基體，用于承載設(shè)備的其他系統(tǒng)。由于設(shè)備主體需可調(diào)，所以鋪設(shè)移動導軌需進行部分基建施工。設(shè)備核心液壓冷漲拉設(shè)備位為設(shè)備各組成部分提供液壓動力源。具備壓力調(diào)整裝置及流量調(diào)節(jié)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(tǒng)可保壓直至作業(yè)完成。

圖3 冷漲拉設(shè)備

行業(yè)常規(guī)冷漲拉設(shè)備主要參數(shù)詳見表2。

表2 常規(guī)冷漲拉設(shè)備主要參數(shù)

2.工藝流程

如圖4所示，漲拉焊接時按工藝流程兩側(cè)同時進行，將經(jīng)過提前清理好的側(cè)圍蒙皮，一端點焊固定在側(cè)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(tài)后，在蒙皮繃緊狀態(tài)下，將其焊接固定在側(cè)圍骨架或者工藝梁上，完成整個漲拉過程。生產(chǎn)節(jié)拍約45min/臺。

冷、熱漲拉設(shè)備及工藝綜合對比見表3。

結(jié)合表3綜合分析可以看出：熱漲拉設(shè)備投入成本低，蒙皮漲拉質(zhì)量好，但是設(shè)備能耗高，使用安全性低，受環(huán)境影響大，設(shè)備維護保養(yǎng)精細，產(chǎn)品適應(yīng)性差；冷漲拉設(shè)備投入成本高，漲拉質(zhì)量一般，但是設(shè)備使用能耗低，安全操作及維護保養(yǎng)簡單，產(chǎn)品適應(yīng)性廣。

表3 冷漲拉和電加熱漲拉對比

從企業(yè)具體產(chǎn)品設(shè)計出發(fā)，給出以下建議：

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

2）以車身鋼蒙皮焊接設(shè)計為主的客車企業(yè)，兩者都可選用，如有整車電泳工藝，從產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備投入方面考慮，優(yōu)先電加熱漲拉。

3）以車身鋁蒙皮粘接設(shè)計和鋼蒙皮焊接設(shè)計均兼顧的客車企業(yè)，適合選用冷漲拉工藝及設(shè)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(jié)語

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