风缸壳体成形工艺研究

文/赵云飞·中车戚墅堰机车有限公司

风缸是机车上的关键零部件，其作用主要是储存压缩空气，供制动系统及其他用风系统使用，同时能够使压缩空气冷却，分离沉淀部分油、水等。其中壳体是风缸的重要组成部分，壳体成形的好坏会直接影响下工序壳体与端盖的组焊质量，进而影响探伤和压力试验。本文主要从下料、压头、卷圆、组焊四道工序进行阐述，确保最终风缸壳体的成形质量。

风缸壳体在成形过程中，易产生错边、腰鼓、旁弯等质量问题。下料和压型阶段如果控制不当，容易产生错边，影响下工序壳体与端盖的组装间隙，进而影响环焊缝是否完全熔合和外观质量。卷圆阶段如果控制不当，容易产生腰鼓、歪斜，进而影响壳体纵缝是否完全熔合和外观质量。壳体组焊阶段如果控制不当，容易产生旁弯，如果风缸需要多节壳体拼接而成，那么旁弯就会影响环焊缝组装间隙和风缸直线度，进而影响壳体纵缝是否完全熔合和外观质量以及后工序风缸安装时是否与贴合面干涉。

壳体下料、压头工序质量控制

壳体下料可以采用激割或者闸剪、机加工两种方式下料，两种方式下料后都要确保对角线尺寸偏差控制在0.5mm以内，此外切割边必须处理干净，确保不影响下工序压型质量。

如图1所示，壳体压头是为了保证卷圆后对口处的棱角度，如果没有压头，板材两端在卷圆时就会形成尖嘴桃形，但如果压头留得过大，就成了心型了，因此压头时应充分考虑材料和模具的回弹量，确保压头准确，不会产生错边。

图1 壳体成形

壳体卷圆工序质量控制

壳体卷圆时，极易产生腰鼓和歪斜。腰鼓顾名思义就是中间直径大，两边直径小,歪斜就是筒体两端不平齐（图2）。腰部缺陷会直接影响壳体纵焊缝的质量，歪斜直接影响后工序壳体与端盖的组焊质量，间隙不均匀导致局部未熔合，且风缸长度尺寸可能会超差，影响后工序安装。为了消除腰鼓缺陷，通常卷圆时可以在腰鼓位置加垫片，当间隙达到要求后进行点焊，确保牢固。为了消除歪斜缺陷，通常调整壳体的位置，确保板材素线与辊子平行，也可以调整下辊，约束板材，防止卷圆时来回移动。

图2 卷圆缺陷

壳体组焊后常见的两种质量问题是焊缝缺陷和焊接变形。引起焊缝缺陷的因素很多，应从人、机、料、法、环、测6个因素进行逐一进行确认，还可以在壳体起始和结束位置加引弧板、收弧板，防止此处产生焊接缺陷，在焊接后将引弧板和收弧板用切割片去除掉。壳体焊接变形一般出现在薄板件中，焊缝位置受热后向上提拉，见图3。焊接变形会直接影响壳体与端盖组焊质量，导致组装困难。如果强行用工装组装，可能会在丁字焊缝位置产生裂纹缺陷。控制焊缝变形应从反变形、工装、焊接参数三方面考虑改进。具体优化处理手段有以下几点：

图3 壳体变形

⑴做适当反变形处理,反变形太大，焊接后反而会向内收缩，不利于下工序调修、组装；

⑵壳体压紧时，下部液压装置向上给一定的力；

⑶焊丝的长度变短，确保熔深；

⑷焊枪保证合适的角度，确保焊接后焊高符合要求；

⑸电流适当变大、电压保持不变、气体流量适当变小、焊接速度加快，目的是既要确保熔深符合要求，又要减小热输入，如图4所示。

图4 焊接过程优化

结 束 语

本文所说的风缸壳体厚度在4.5mm以下。风缸壳体是风缸关键零部件，是风缸最重要的受力件，一般需要做探伤和压力试验，合格后才可以出段。壳体成形质量好坏直接影响焊缝质量和后工序组装，因此应从落料、压头、卷圆、组焊每一步进行质量把控，最终确保产品合格。