關(guān)于鋁合金車(chē)頂模塊的研制

劉菲菲，宋恒昌，郭雪艷

（叢林集團(tuán)有限公司，山東 龍口 265705）

鋁合金車(chē)體承載結(jié)構(gòu)采用與大型中空鋁合金型材組焊而成，車(chē)體為整體承載結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、車(chē)頂、端墻、司機(jī)室組成；

鋁合金車(chē)頂為鋁合金車(chē)體的重要組成部分，具有重量輕，耐腐蝕的特點(diǎn)。隨著鋁合金型材的廣泛應(yīng)用，鋁合金車(chē)體結(jié)構(gòu)具有輕量化、便于檢修、工藝性佳的優(yōu)點(diǎn)。

1 組成結(jié)構(gòu)

車(chē)頂組成由受電弓安裝組成、空調(diào)安裝組成、車(chē)頂板、廢排安裝座組成，車(chē)頂板采用大型通長(zhǎng)雙面擠壓鋁合金型材插接結(jié)構(gòu)，材質(zhì)均為EN AW-6005A-T6，采用縱向拼接整體焊縫；通長(zhǎng)擠壓型材上適當(dāng)位置設(shè)的T型槽，用于頂板等內(nèi)裝部件的安裝。車(chē)頂外表面設(shè)置空調(diào)安裝座用于空調(diào)的安裝。本車(chē)采用空調(diào)安裝座結(jié)構(gòu)，無(wú)空調(diào)平臺(tái)結(jié)構(gòu)。在Mp車(chē)一位端設(shè)置受電弓安裝座，用于受電弓安裝。

此鋁合金車(chē)頂結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：通用性強(qiáng)，強(qiáng)度大，剛度高，抵抗變形能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

2 工藝

鋁合金車(chē)頂焊后對(duì)輪廓度有嚴(yán)格的要求，而產(chǎn)品經(jīng)過(guò)焊接后一定會(huì)產(chǎn)生不同程度的變形，因此，需要制作工作試件，測(cè)量焊縫收縮量和焊接變形量，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，綜合焊接質(zhì)量，確定焊接組裝尺寸；為了控制焊接變形，保證工件焊后尺寸，為此制作鋁合金車(chē)頂自動(dòng)焊接工裝，同時(shí)，需要在作業(yè)規(guī)范中明確反變形量。為避免熱輸入過(guò)大和集中，制定合理的焊接參數(shù)和焊接順序。

為保證鋁合金車(chē)頂受電弓、空調(diào)等部件的安裝，對(duì)受電弓安裝座、空調(diào)安裝座、密封槽口分別采用了不同的工藝措施，以抵消焊接變形的影響。

2.1 生產(chǎn)工藝流程

（1）車(chē)頂板組裝工藝流程：

（2）車(chē)頂板焊接工藝流程：

（3）鋁合金車(chē)頂調(diào)修

（4）車(chē)頂整體加工

（5）車(chē)頂零件組焊：

工序流程圖

2.2 鋁合金車(chē)頂自動(dòng)焊接工裝

鋁合金車(chē)頂自動(dòng)焊接工裝采用正反位焊接的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為可調(diào)式焊接工裝(見(jiàn)圖1、圖2)，能夠根據(jù)產(chǎn)品寬度和高度的不同，進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，將反變形量調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)置成螺栓調(diào)解方式，可以實(shí)現(xiàn)反變形量的靈活精確調(diào)整，方便更換，以適應(yīng)不同弧形的產(chǎn)品[1]。

鋁合金焊接工裝結(jié)構(gòu)包括焊接橫梁、符形板支座、支撐車(chē)頂型材的符形板、橫梁兩側(cè)的壓緊裝置，其中反位自動(dòng)焊焊接工裝包括反變形絲頂。符形板支座，是連接橫梁與符形板的裝置；支撐符形板時(shí)將工藝放量計(jì)算在內(nèi)，為了更好的貼合組對(duì)時(shí)車(chē)頂輪廓度；為了避免鋁合金車(chē)頂?shù)膭潅柙黾幽猃垑K，厚度不小于30mm,以避免對(duì)工件的劃傷。通過(guò)這些方案可以實(shí)現(xiàn)：

（1）保證鋁合金車(chē)頂組焊寬度方向的放量尺寸；

（2）保證車(chē)頂?shù)妮喞?，減少焊接變形；

（3）工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鋁合金車(chē)頂組裝便捷，成本低，效率高。

圖1 鋁合金車(chē)頂焊接工裝-正位

圖2 鋁合金車(chē)頂焊接工裝-反位

2.3 制造過(guò)程

（1）利用車(chē)頂專(zhuān)用吊具將車(chē)頂型材依次吊入車(chē)頂正位組焊工裝上。使用5m鋼卷尺檢查車(chē)頂寬度，使車(chē)頂寬度滿(mǎn)足（+8，+10）mm,車(chē)頂外輪廓與R形樣板間隙不大于2mm。壓緊側(cè)面壓緊裝置，使車(chē)頂板與工裝符形板調(diào)整車(chē)頂正組工裝,檢查車(chē)頂寬度和輪廓度,使車(chē)頂寬度和車(chē)頂輪廓尺寸滿(mǎn)足公差要求。壓緊側(cè)面壓緊裝置,使車(chē)頂板與工裝模板貼合。保證車(chē)頂板插口上下錯(cuò)邊量不大于0.5mm，若錯(cuò)邊量超差，在車(chē)頂板與工裝之間增加不銹鋼薄墊片進(jìn)行調(diào)整至符合要求。定位焊道20mm范圍進(jìn)行焊前清理,清除鋁合金表面氧化膜,鋁合金表面打磨露出金屬光澤。采取最優(yōu)的自動(dòng)焊接程序，先焊接焊道2、3，再焊接1、4（見(jiàn)圖3），根據(jù)焊接規(guī)范要求焊接車(chē)頂外側(cè)焊縫。焊接完成后清理黑灰，冷卻至室溫后，松開(kāi)各處壓緊。

圖3 正位焊縫示意圖

（2）翻轉(zhuǎn)、吊運(yùn)鋁合金車(chē)頂至車(chē)頂反面自動(dòng)焊接工裝上，用卡蘭將車(chē)頂向工裝拉靠，保證車(chē)頂下部與工裝限位靠齊。調(diào)節(jié)6、7焊縫位置反位焊接工裝反變形裝置絲頂高度，調(diào)節(jié)至15mm。采取最優(yōu)的自動(dòng)焊接程序，先焊接焊道6、7，在焊接5、8（見(jiàn)圖4），根據(jù)焊接規(guī)范要求焊接車(chē)頂反位焊縫。焊接完成后清理黑灰，冷卻至室溫后，松開(kāi)各處壓緊。通過(guò)絲頂預(yù)設(shè)焊接反變形，以及焊接順序的控制，減少鋁合金車(chē)頂輪廓度的焊接變形量。

圖4 反位焊縫示意圖

（3）吊運(yùn)鋁合金車(chē)頂至調(diào)修胎位，使用焊炬對(duì)車(chē)頂輪廓間隙＞4mm的區(qū)域進(jìn)行火焰調(diào)修?；鹧嬲{(diào)修采用火焰局部加熱同時(shí)使用水槍進(jìn)行水冷的方式進(jìn)行。火焰調(diào)修加熱采用點(diǎn)或線(xiàn)加熱法，對(duì)凸起的焊縫位置進(jìn)行火焰加熱調(diào)修。調(diào)修火焰方向應(yīng)垂直焊縫，槍嘴端部與焊縫之間保持（20-25）mm的距離?；鹧媾c水流間距控制在(30～50)mm之間。加熱溫度不大于250℃,火焰加熱時(shí)行進(jìn)速度均勻,同一部位加熱不超過(guò)2分鐘。使用車(chē)頂輪廓度樣板檢測(cè)間隙不大于4mm，密封槽口位置處預(yù)留5至7mm樣板間隙，為密封槽焊接預(yù)留反變形。

（4）從車(chē)頂橫向和縱向中心線(xiàn)分別測(cè)量出空調(diào)安裝座和受電弓尺寸。通過(guò)設(shè)計(jì)空調(diào)靠模（見(jiàn)圖5）、受電弓靠?？刂瓶照{(diào)安裝座組成、受電弓安裝座組成的平面度≤2mm、對(duì)角線(xiàn)≤2mm。利用空調(diào)靠模保證密封槽與空調(diào)安裝座的高度公差（-3，+1）mm。

圖5 空調(diào)靠模

3 焊縫質(zhì)量控制

3.1 制作工作試件

模擬實(shí)物焊制接頭試樣，通過(guò)焊制工作試件（見(jiàn)圖6、圖7），驗(yàn)證了焊接工藝參數(shù)、焊工操作技能及接頭設(shè)計(jì)的合理性，更好的保證了焊接質(zhì)量，使焊縫達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量等級(jí)要求。

圖6 T型接頭宏觀形貌

圖7 對(duì)接接頭宏觀形貌

3.2 焊縫設(shè)計(jì)及過(guò)程控制

對(duì)每條焊縫的工藝評(píng)定、工藝規(guī)程的識(shí)別和匹配，并對(duì)工作試件及人員資質(zhì)需求進(jìn)行分析。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，編制焊接工藝規(guī)程、焊縫明細(xì)，需要的焊接人員資質(zhì)等文件，并下發(fā)車(chē)間，焊接過(guò)程必須嚴(yán)格按照工藝要求控制到位，保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性與可靠性。

該產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，在焊前、焊中、焊后檢驗(yàn)貫穿于焊接全過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，對(duì)超標(biāo)缺陷進(jìn)行返修，確保焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量，保證車(chē)輛安全運(yùn)行[2]。

4 效益

（1）研制最優(yōu)的鋁合金車(chē)體型材的焊接順序。

（2）設(shè)計(jì)出理想的快速更換線(xiàn)路焊接工裝，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）運(yùn)用反變形技術(shù)，有效解決鋁合金焊接易變形的難點(diǎn)，大大降低調(diào)修成本。