杨贤群
【摘要】本文阐述了CRH6车体端墙结构的焊接制造工艺流程，对需要重点控制的工艺进行了详细介绍，特别是端墙骨架的焊接及调修决定了端墙本体的尺寸形状，应严格控制组装及调修顺序；蒙皮电阻点焊应先做点焊工艺评定试验，确定参数后再焊接产品。严格控制尺寸、轮廓度、直线度、平面度等尺寸在公差范围内。
关键词：端墙；骨架；电阻点焊；钻孔
CRH6端墙结构较复杂，型材、板材的壁厚普遍较薄，焊接变形量较大，蒙皮还需要用到电阻点焊。产品加工组焊后表面对平整度要求较高，表面不得有明显的局部凹凸不平和扭曲变形，表面不允许有明显的凹坑、碰伤、划伤、斑迹等缺陷，型材、板材表面不允许有超过0.05t（t为型材壁厚或板材厚度）的刮痕，且0.05t最大≤0.5mm。要求产品的非加工面的平面度≤1mm/m（不含焊缝余高），产品加工组焊后形位公差应满足相关标准、车体规范和工艺文件要求。
端墙内部骨架由折棚柱、护板立柱、左右立梁及门上横梁等组成；外骨架由端顶弯梁、左右弯梁、左右端角柱及门槛组成。端墙结构如图1所示。
来料检查，打磨抛光●→小件组焊（●★防裂）→弯梁焊接及调修（●★防裂）→骨架组焊（●★防裂）→骨架调修（●★防裂）→外端板骨架点固→电阻点焊 （●★防裂）→外板焊缝打磨，钻孔●→零件安装→尺寸调修→成品尺寸检验（●）→包装入库。（★表示该作业过程中必须满足的八防要求，●表示重点控制的质量项点。）
（1）小件及弯梁焊接 小件焊接：①焊接门槛内部、左右折棚柱、护板立柱、门上横梁上的螺丝座（见图2），控制螺丝座安装尺寸精度为1.5mm，注意端部包角。所有螺丝座要进行防腐蚀处理，涂铬酸锌底漆。②焊接门槛内部的加强筋，左、右折棚柱上的补强板；焊接左、右端角柱上的补强板，注意先焊塞焊孔，再焊补强板周围焊缝，焊接完成后打磨焊缝，如图3所示。
图1 端墙结构示意
弯梁焊接：①在面板上划线，确定5块内部筋板的位置。②将上盖板、面板、筋板点焊固定。③安装弯梁内部的5块筋板，点焊固定。④焊接内部筋板焊缝，焊接面板和上盖板的角焊缝，如图4所示。⑤点焊固定下盖板。⑥焊接弯梁外部焊缝。焊接完成后如图5所示。
（2）骨架组焊工艺 在端墙骨架组焊工装上进行作业，如图6、图7所示。①端墙骨架组焊采用反装，即内侧朝上，清扫端墙骨架组焊平台，准备夹具。②依次将前面的组成件门槛，门框上横梁、左右护板立柱，左右折棚立柱，门上横梁放入工装，定位夹紧，将左右端角柱，端顶弯梁，左右弯梁放入组焊工装，夹紧定位。③依次检查端墙门框高度和宽度，拆棚开档高度和宽度，端墙高度和宽度是否满足工艺放量要求；检查门框和端墙对角线尺寸之差是否在2mm以内；检查弯梁，端角柱与端顶弯梁侧面与工装平台的垂直度在1mm以内；使用轮廓度样板检查弯梁与端顶弯梁和端角柱过渡初的轮廓度是否3mm以内；检查工件与工装面间隙在0.5mm以内；使用直角尺检查左右弯梁与工装面垂直度间隙小于1mm，确认所有项点满足要求后进行下一步安装。④安装横梁小横梁及立柱，确认位置正确后定位夹紧。⑤由从内到外的顺序进行骨架点固焊后进行正式焊接，焊接顺序同点固焊。⑥焊接端墙正面焊缝，焊接顺序的原则同上。横梁、小横梁、立柱与端墙外框之间的焊缝需要清根后焊接，使用60°坡口铣刀进行清根。
（3）骨架调修工艺 端墙骨架调修采用压力调修法和火焰调修法：①使用天车将端墙骨架吊放在调修平台上，使工件变形扰度朝上，四角和中部用垫块垫起。目视找到变形最大处，再利用平尺和钢直尺测量小骨架的平面度，确认具体变形量。②使用液压机对上扰部位加压，当骨架各部分直线度、平面度接近技术要求时，再采用千斤顶，垫铁、垫木、胶木锤等工具进行手工微量调修。直到符合标准要求。门槛直线度≤1mm/m（3mm/3m），风挡安装处平面度≤1mm/m。外轮廓度调修后卡外轮廓样板，用塞尺测量闪缝应在3mm以内。③调修顺序：先调折棚柱、护板立柱、门上横梁、门槛，然后调端角柱、端顶弯梁、弯梁，最后调骨架横梁及立柱。④当使用上述工具不易调修时，采用火焰法调修。
图2 门上横梁上的螺丝座
图3 端角柱上的补强板
图4 弯梁内部筋板焊缝示意
图5 弯梁焊后示意
图6 端墙骨架装夹示意
图7 端墙骨架装组焊示意
（4）电阻点焊工艺 按ISO 15614-12：2004进行工艺评定，工艺评定试验材料规格尺寸根据标准进行准备。试验材料主要包括A5083P-O、A6N01S-T5、A7N01P-T4三种材质，厚度有2.5mm、4mm两种规格。铝合金电阻点焊时，每一项焊接组合都要进行工艺评定，根据端墙上的电阻点焊焊接接头统计，确定工艺评定试验项目及数量如表1所示。
试验前准备相关辅助用品，如角磨机、不锈钢丝刷、丙酮及棉布等。使用丙酮擦拭工件表面，不锈钢丝刷清理工件表面待焊部位的氧化膜。根据预备焊接工艺规程（PWPS）的参数，进行试件的焊接，焊接后检查焊点外观状态，进行剥离试验，测量熔核直径是否满足要求。关于电阻点焊参数，通常是根据工件的材料和厚度，首先确定电极的端面形状和尺寸，其次是初步选定电极压力和焊接时间，然后调节焊接电流。在选定的焊接电流范围上下大致按5%的比例调节电流。经检测熔核直径符合要求后，再适当调节电极压力、焊接时间和电流，直到焊点质量完全符合技术标准所规定的要求为止。通过试件的焊接，选定合适的点焊参数后（见表2），进行工艺评定试件的焊接，按表1中的要求完成相应数量的试件焊接试验（表中数量为必须合格的最少试件数量），作为工艺评定试验的试件待检。
（5）外板焊接及钻孔 ①外板焊接时采用正装。②用焊缝剃刀对外板焊缝的余高进行处理，保留0.5～1.0mm余量使用千页片进行打磨，脚踏处焊缝打磨应过渡圆滑。③将端墙正装放在钻孔工装上。根据图样选择对应的钻孔样板，确认样板与图样孔一样后，利用对准定位块用F卡兰将钻孔样板夹好。
注意事项：①钻孔时注意钻头上的深度标记线，防止钻透后伤及其他部位。②钻孔样板不要上下颠倒使用方向。③眼孔不圆时应检查钻孔样板、钻头是否磨损，钻头工作时是否有明显摇晃等。
当发现眼孔位置偏差超出图样要求时，应检查工件与工装贴靠是否严密，夹紧是否牢固，工装有否变形或磨损等现象，查明原因并排除故障后方可继续施工。
（6）零件安装 ①用天车将端墙结构吊运到零件安装工作台。门机构安装梁、电线支架、端墙板骨架安装时内侧朝上，电缆支座安装时外侧朝上，根据端墙翻转最少次数的原则决定先安装哪些零件。②注意不同的车型对应不同的零件，根据车型选择零件及安装样板，并按照对应的工作图进行安装。
表1 电阻点焊工艺评定项目及试验数量
表2 铝合金电阻点焊参数
注：电极直径19mm，板材材质5000、6000、7000系。
序号板厚组合/mm电极压力预加后预加后/MPa /kN 1 4.5+2.5 40 40 45 33 3 11 12 40 0.286 17.6 2 5+2.5 40 45 50 40 3 11 12 40 0.286 17.6 3 4+4 40 48 53 42 3 9 11 40 0.350 21.4 4 4+5 40 48 52 42 4 12 12 40 0.350 21.4 5 3+4 40 45 53 42 4 10 11 40 0.350 21.4 6 3+5 40 38 49 40 12 14 13 40 0.350 21.4 7 6+2.5 40 47 52 40 3 13 12 40 0.350 21.4焊接电流/kA时间/cyc保持时间/ms初始加压时间/cyc
（7）端墙检查 ①PT探伤：对外板周圈的气密焊缝进行渗透探伤。 ②气密性检查：对图样中有气密性要求的焊缝进行气密性试验。用棉布蘸肥皂水涂在焊缝上，用高压风枪在该焊缝背面吹气，若有气泡产生，说明漏气；反之则合格。清除缺陷后进行补焊，再次进行气密检查。重点对骨架焊缝、外板四周焊缝进行试验，在这些部位速度要适当放慢。③端墙尺寸及焊缝检查：按照端墙质量检验文件进行端墙尺寸、直线度和平面度（轮廓度）的检查；检查折棚柱与护板立柱、门框周围、内部骨架与端墙外框等关键部位的焊缝，缺陷部位应做好标记；检查电阻点焊焊点，对不合格焊点进行标记。
对不合格的缝焊和电阻焊点按照补焊工艺和电阻焊工艺进行修补。
（1）端墙零部件较多，应严格按照工艺流程进行装配焊接，端墙骨架的焊接及调形决定了端墙本体的尺寸形状，应严格控制组装及调形顺序。
（2）蒙皮电阻点焊应先做点焊工艺评定试验，确定参数后再焊接产品。
（3）端墙钻孔应根据图样选择对应的钻孔样板，确认样板与图样孔一样后，利用对准定位块用F卡兰将钻孔样板夹好。
（4）做好端墙的尺寸、直线度和平面度（轮廓度）的检查，重点检查折棚柱与护板立柱、门框周围、内部骨架与端墙外框等关键部位的焊缝以及所有电阻点焊焊点。
参考文献：
[1] 王炎金.铝合金车体焊接工艺[M]. 第2版.北京：机械工业出版社，2011.
[2] 陈文宾，丁叁叁. 国产化CRH2型200KM/h动车组铝合金车体及技术创新[J].机车电传动, 2008（2）：1-4.
[3] 刘志平，等. CRH3铝合金高速动车组焊接技术[J].金属加工（热加工）, 2010（16）：10-14.
[4] 邹侠铭, 昝桂云, 柳士强. 铝合金车体底架与缓冲梁焊接变形的控制[J]. 金属加工（热加工）, 2013(10)：50-51.
作者简介：杨贤群，广东南奥交通设备有限公司。
联系客服
