摘 要 侧墙钢结构是铁路客车车体的四大部件之一，侧墙板平面度更是铁路客车整体外观质量最重要的组成部分，侧墙钢结构的墙板平面度直接决定了客车油漆落成后的平面度及外观质量。侧墙钢结构的组装及调修工艺是侧墙平面度的保证，然而现有的制造工艺生产出的产品平面度并不理想。本论文以25型车侧墙钢结构为例，从侧墙组装的全部工艺过程出发，进行工艺优化，探讨出了一种有效提高侧墙板平面度的制造方法，为其他类似结构的侧墙生产提供参考。
关键词 碳钢车体；侧墙钢结构；平面度
引言
25型系列客车包括25G型、25T型客车以及160km集中动力动车组等，是我国为满足铁路提速而自主研发的车型，因长25.5m而得名，随着时代的发展，由于性能及经济技术指标更为先进，25型客车已成为我国铁路的主力车型。25型客车车体钢结构的侧墙外表面为平板无压筋结构，在平整的外墙板内侧焊有垂直立柱和水平纵向梁，侧墙骨架上部设有侧墙上边梁，形成板梁式平面承载侧墙结构。侧墙水平纵向梁断面为型为帽型或乙型梁结构，起加强侧墙的垂直弯曲强度和刚度的作用，同时也减少了钢板自由表面的面积。
以原有组装工艺方法，侧墙板在组焊调修后，平面度效果并不理想。侧墙板平面度局部超差达到2.5mm/m。本文从侧墙组装过程出发，进行工艺优化，提高侧墙板的平面度，有效地保证了大铁路客车的侧墙外观质量。侧墙结构如下图所示：
1 侧墙钢结构组装工艺优化
侧墙钢结构组焊生产流程为：①侧墙板薄板缝焊对接，②侧墙板铺放涨拉，③骨架铺放组焊，④侧墙零件组焊，⑤翻身切割转运。在以上的组装过程中侧墙板的涨拉力、骨架焊接的热输入量以及焊接顺序均对侧墙板平面度影响较大。
1.1 侧墙板涨拉工艺
侧墙板在自由状态下，由于内应力的释放，会由于一定的波浪变形，为便于组装和减少焊接过程中的变形，应当在焊接时，采用液压涨拉的方法，将侧墙板涨拉至一个平面，消除一定的内应力和增强侧墙板的平整度。其主要技术方法是：焊接前给薄板一个适当的拉伸力，在薄板产生弹性拉伸变形的状态下，将薄板和钢骨架进行焊接。焊接后解除加在薄板上的拉伸力，于是，由拉伸力产生的部分弹性拉伸变形想要恢复，但薄板和钢骨架已经焊成一体，钢骨架限制薄板的收缩，所以薄板上存在残余拉应力，它可抵消焊缝区收缩引起的压缩应力，因而防止薄板产生波浪变形[1]。
1.2 焊接工艺优化
对于组焊件而言，焊接变形是无法避免的。我们只能通过优化生产工艺来减少因焊接产生的变形，主要常见的防止焊接变形的方法如下：
①反变形法。在焊前进行装配时，预置反方向的变形量为抵消（补偿）焊接变形，这种方法叫做反变形法。②优化焊接顺序法。在生产实践中比较有效的方法就是采用合理的装配和焊接程序来减少变形。就算是对称工件，装配和焊接顺序不合理也会导致各条焊缝引起的变形不能相互抵消，发生焊接变形。安排焊接顺序时应注意下列原则：a.对于具有对称焊缝的工作，尽量采用对称焊接，可以相互抵消一部分由各焊缝所引起的变形；b.对于某些焊缝布置不对称的结构，优先焊接焊缝少的一侧；c.根据不同焊接顺序的特点，以合理的焊接顺序控制焊接变形量。③刚性固定法。通过工装设备刚性固定工件，减少焊接变形。但焊后撤除固定后，焊件仍有少许变形和较大的残余应力。这种方法适用于焊接厚度小于6mm及韧性较好的薄壁材料。④冷却法。冷却法又称散热法，即对焊接处的热量进行快速冷却，通过减少焊缝附近的金属受热面，达到减小焊接变形的目的。⑤锤击焊缝法。锤击焊缝法，就是用圆头小锤对焊缝敲击，减少焊接变形和应力。
由图1：侧墙钢结构所示，侧墙为对称结构，在侧墙组焊过程中，用工装将侧墙立柱位置进行固定，防止应焊接导致侧墙纵向进行收缩，影响侧墙窗户定位及长度尺寸。然后用压紧小车将侧墙骨架与墙板压严，工件间间隙≤0.6mm。单根立柱焊接顺序从中向两端施焊，整体侧墙从车中向两端同时施焊。
2 侧墙钢结构调修工艺优化
尽管对侧墙的涨拉力、组焊工艺优化，但侧墙在组装不可避免地会出现变形超差现象，针对上诉现象，主要采取焊后调修矫正保证侧墙平面度。其中调修方法分为：
（1）火焰矫正法。利用火焰加热时产生的局部压缩塑性变形，使较长的金属在冷却后缩短来消除变形。对低碳钢和普通低合金钢常采用 600～800℃的加热温度。方法简单，机动灵活， 适用面广。
（2）冷矫正法。冷矫正又称为机械矫正，是和火焰矫正相对应的另一种矫正方法。机械矫正会使金属冷作硬化，消耗材料的塑性储备，只能用于塑性良好的材料，不允许对塑性较差和脆性材料进行机械矫正。
在侧墙钢结构的调修过程中，采用160cm×130cm大規格的电磁调平铁，代替原120cm×90cm的小电磁铁，大面积吸附侧墙板正面，同时在侧墙背面吸附规格孔洞的烤火板规范烤火顺序，通过烤火、锤击敲打、浇水冷却的冷热结合的调修工艺，来提高调修后墙板平面度[2]。
3 结束语
综上所述，本文通过采用侧墙板涨拉工艺，优化焊接顺序，增加风冷装置，规范保压时间，提高焊后冷却速度，减少了焊接变形；通过采用160cm×130cm大规格电磁铁，对侧墙板进行调修；来提高了侧墙平面度，达到侧墙板大面平面度不大于1.5mm/m、窗户周边平面度不大于1.0mm/m的高标准要求，有效地保证了铁路客车的侧墙外观质量。
参考文献
[1] 刘岩.车辆修造工艺与装备[M].北京：中国铁道出版社，2007：29.
[2] 罗继相，王志海.金属工艺学[M].武汉：武汉理工大学出版社，2008：31.
