張 曉，魏 萌

（洛陽廣通汽車有限公司，河南洛陽 471000）

隨著客車市場的不斷發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量和輕量化是客車企業(yè)在競爭中生存的最重要途徑。高質(zhì)量的側(cè)圍蒙皮可以有效地提高整車的密封、降噪效果。對側(cè)圍蒙皮進行漲拉，使得側(cè)圍蒙皮達到塑性變形區(qū)，發(fā)生形變強化，使得側(cè)圍蒙皮的屈服極限得到提高，增強了抵抗變形的能力，增加整車的剛度，提高整車的安全性能，同時可以提高側(cè)圍蒙皮的固有頻率，有效降低側(cè)圍蒙皮在行駛中產(chǎn)生的噪聲[1-3]。

側(cè)圍蒙皮平整度的好壞是判定整車外觀質(zhì)量優(yōu)劣的重要因素之一。漲拉工藝會影響側(cè)圍蒙皮的平整度，不斷提高側(cè)圍蒙皮的平整度也是各客車廠家工藝努力的方向。鋁板質(zhì)量遠低于同體積鐵板，但具有輕量化的優(yōu)點，因此，在客車側(cè)圍蒙皮上得到廣泛應(yīng)用[4]。但是，由于鋁材料本身的特性，采用傳統(tǒng)漲拉工藝，鋁蒙皮表面易出現(xiàn)斷裂、波浪和褶皺、魚尾紋等缺陷，對生產(chǎn)效率及產(chǎn)品品質(zhì)都有較大影響[4]。此外，客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉工藝中，存在側(cè)圍鋁蒙皮在填膠粘接后，無法對整體客車進行電泳的問題[5]。

目前，鋁蒙皮漲拉工藝存在較多的缺陷：蒙皮焊點較多，導(dǎo)致焊接、打磨工作量大，涂裝刮灰量大[6]；焊點處溫度相應(yīng)較高，冷卻到常溫時蒙皮會產(chǎn)生殘余收縮應(yīng)力，往往引起焊接變形，對蒙皮有較大損傷[6]；蒙皮接縫難以控制，導(dǎo)致蒙皮局部不平整等[7]。針對上述問題，本文設(shè)計了一種新型的客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉工藝，使用鋁薄板作為蒙皮板材，采用熱漲拉的方式進行拉伸，極大地改善或消除了傳統(tǒng)漲拉工藝鋁蒙皮表面易出現(xiàn)斷裂、波浪、褶皺和魚尾紋等缺陷，提升了鋁蒙皮平整度、光滑度及作業(yè)效率。

1 熱漲拉工藝及側(cè)圍鋁蒙皮產(chǎn)生缺陷的原因

1.1 熱漲拉工藝

熱漲拉工藝主要包括火焰加熱漲拉工藝和電加熱漲拉工藝。由于電加熱漲拉存在能耗高、易受環(huán)境因素影響、對電源供應(yīng)及施焊速度要求高等缺點，逐步被現(xiàn)代的客車企業(yè)淘汰[8]。因此，本文采用的熱漲拉工藝為火焰加熱漲拉工藝。

火焰加熱漲拉工藝主要采用氧乙炔氣體配合適當槍頭對側(cè)圍鋁蒙皮進行加熱。其加工工藝流程：將經(jīng)過預(yù)先校平的側(cè)圍鋁蒙皮，一端通過焊接固定在側(cè)圍骨架立柱上，另一端固定在機械或者液壓漲拉機上進行牽引，使得鋁蒙皮初步繃緊。此時對鋁蒙皮進行火焰加熱，根據(jù)“熱脹冷縮”原理，使鋁蒙皮發(fā)生膨脹，在鋁蒙皮熱膨脹狀態(tài)下將其另一端也焊接在側(cè)圍骨架立柱上。當鋁蒙皮冷卻時，發(fā)生收縮，將此前熱膨脹的蒙皮繃緊，完成整個漲拉過程。

1.2 側(cè)圍鋁薄板的失穩(wěn)現(xiàn)象

側(cè)圍鋁薄板在成型過程中，當其受到的壓應(yīng)力達到材料的臨界值時，鋁薄板產(chǎn)生斷裂、波浪褶皺和魚尾紋等加工缺陷，影響美觀的同時，承載能力大幅度下降，這種現(xiàn)象成為失穩(wěn)現(xiàn)象[9]。查閱相關(guān)文獻，可知失穩(wěn)現(xiàn)象下，側(cè)圍鋁薄板的受力示意圖如圖1所示，其臨界應(yīng)力σlb為：

圖1 鋁薄板受壓示意圖

式中，δ為側(cè)圍鋁薄板的厚度；B為側(cè)圍鋁薄板的寬度；K為板支承情況常數(shù)，與支承方式有關(guān)，本文中固定方式為兩端固定，K值取6.970。

1.3 側(cè)圍鋁蒙皮的焊接變形

側(cè)圍鋁蒙皮在焊接后，薄板中會存在內(nèi)應(yīng)力，大部分情況下，焊縫附近區(qū)域存在拉應(yīng)力，遠離焊縫的區(qū)域為壓應(yīng)力，故當薄板中的壓應(yīng)力大于臨界應(yīng)力時，就會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，即出現(xiàn)波浪褶皺[10]?？蛙嚨膫?cè)圍鋁蒙皮組裝焊接時，相當于薄板的焊接形式，在焊接過程結(jié)束后，由于殘余應(yīng)力的作用，往往會產(chǎn)生嚴重波浪褶皺，嚴重影響客車側(cè)圍結(jié)構(gòu)的平面度及光滑度。因此，在側(cè)圍鋁蒙皮的焊接過程中，應(yīng)盡可能地減小鋁薄板內(nèi)存在的殘余壓應(yīng)力，甚至可以在鋁薄板內(nèi)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，進而避免或減小鋁薄板焊接引起的波浪褶皺。

2 客車鋁側(cè)圍蒙皮漲拉工藝

2.1 具體工藝流程

（1）在車身骨架的側(cè)圍骨架中的斜梁和豎梁上粘貼耐高溫海綿。

（2）將鋁蒙皮貼于耐高溫海綿上，同時將鋁蒙皮的前端固定于車身骨架上。

（3）通過漲拉設(shè)備夾緊鋁蒙皮的尾端，在對鋁蒙皮進行漲拉的同時利用加熱設(shè)備對鋁蒙皮同步加熱。

（4）在漲拉完成后將鋁蒙皮的尾端固定于車身骨架上。（5）將固定有鋁蒙皮的車身骨架推入電泳池中進行電泳。（6）將粘接膠填于鋁蒙皮與車身骨架之間完成打膠。使用活化劑清潔車身骨架的窗下梁的表面、腰梁的表面以及鋁蒙皮的表面；在窗下梁的表面和腰梁的表面以及鋁蒙皮對應(yīng)的位置涂覆底涂；在窗下梁與鋁蒙皮之間的縫隙以及腰梁與鋁蒙皮之間的縫隙內(nèi)填充粘接膠。

2.2 具體實施案例

車身結(jié)構(gòu)及高溫海綿貼設(shè)方式如圖2所示，其中，紅色短條1為高溫海綿，耐高溫海綿為高溫橡塑海綿。側(cè)圍骨架按圖2方式粘貼15mm厚高溫橡塑海綿（海綿厚度=蒙皮與骨架理論間隙+5mm）。

圖2 車身結(jié)構(gòu)及高溫海綿貼設(shè)方式示意圖

鋁側(cè)圍蒙皮通過多人搬運至車身側(cè)圍骨架相應(yīng)高度，其客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉的車身骨架立體圖如圖3所示，其車身結(jié)構(gòu)局部放大圖如圖4所示。按照圖紙尺寸定位后，蒙皮前端采用Φ6.3不銹鋼鉚釘固定，固定間距60～80mm，蒙皮后端使用蒙皮夾緊工裝，夾緊后將鐵鏈掛于蒙皮漲拉裝置上，啟動漲拉裝置開始漲拉。

圖3 客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉的車身骨架立體圖

圖4 車身結(jié)構(gòu)局部放大圖

與此同時，兩名操作人員各持一把液化氣火焰槍，沿火焰槍加熱路線（圖5），對蒙皮進行烘烤加熱。使用紅外線測溫槍進行監(jiān)控，溫度達到80～90℃時停止加熱。圖5中紅線為加熱路線，按路線往復(fù)加熱。

圖5 火焰槍加熱路線示意圖

蒙皮后端采用不銹鋼鉚釘固定，固定間距60～80mm。蒙皮固定后，整車推入電泳池中電泳，電泳后轉(zhuǎn)入打膠工位。打膠前使用活化劑清潔窗下梁、腰梁外表面及對應(yīng)的蒙皮表面，然后使用配套底漆涂刷窗下梁、腰梁表面及對應(yīng)的蒙皮表面，刷涂后干燥15～20min，最后使用配套粘接膠填于窗下梁、腰梁與蒙皮之間縫隙中。填膠后，使用2m靠尺從外側(cè)壓緊窗下梁及腰梁處蒙皮，并檢查蒙皮平整度，使用紙膠帶粘接固定蒙皮。靜置10h后即可轉(zhuǎn)入下一道工序。

2.3 客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉工藝優(yōu)點

（1）能夠提升鋁蒙皮的平整度，減少鋁蒙皮波浪、褶皺和魚尾紋等缺陷，極大地提升蒙皮平整度。實例中使用2m靠尺測量蒙皮不貼合間隙≤1mm，波浪、褶皺地魚尾紋等缺陷減少。

（2）由于鋁蒙皮經(jīng)過漲拉之后的平整度良好，減薄鋁蒙皮的厚度也能達到生產(chǎn)質(zhì)量要求，因此可以采用較薄的鋁蒙皮，能夠減輕整車自重。

（3）由于鋁蒙皮的延展性更好，更易被漲拉，因此可以縮短漲拉工時，提高作業(yè)效率。實例中單張蒙皮漲拉作業(yè)節(jié)拍可達到30min以內(nèi)。

（4）蒙皮漲拉后先電泳再填膠，解決了粘接后無法整車電泳的難題。

3 結(jié)語

本文提出了一種新型的客車側(cè)圍鋁蒙皮漲拉工藝，通過漲拉設(shè)備夾緊鋁蒙皮的尾端，在對鋁蒙皮進行漲拉的同時利用加熱設(shè)備對鋁蒙皮同步加熱，進行鋁蒙皮漲拉。采用先電泳后填膠的工藝順序，提高作業(yè)效率，極大提升了鋁蒙皮漲拉之后的平整度，減少鋁蒙皮的波浪、褶皺以及魚尾紋等缺陷，解決了粘接后無法整車電泳的難題。