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科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ技 术 创 新
１ 引言
汽车轻量化是当今世界汽车创新工程的技术发展方向，是２１世纪世界汽车技术创新的前沿和热点。世界各国的汽车企业围绕节能、节材、环保、降低成本以及提高动力性、经济性、可靠性、安全性及舒适性等基本性能，开展了新技术、新材料、新工艺、新产品的研究开发工作，其核心就是汽车轻量化。
１９９２年，美国能源部运输材料局就制定了旨在降低汽车的重量而节约能源的“轻型材料（ＬＷＭ）跨年度研究计划”，积极发展铝合金罐车，目前使用率已经达到很高的水平。在美国，每年生产５０００多台的成品油罐车，几乎全部采用铝合金材料；不锈钢材料用于其他化学品、液态食品等罐式车；低合金高强度钢板仅用于低温高压液体的运输罐车。欧洲每年销售各种罐式车４００００台以上。欧洲对危险品运输安全要求非常高。为防止超载，在确保安全的前提下提高运输效益，无论是油罐车或粉罐车，罐体都采用铝合金材料，甚至空气悬架的支架和钢圈也使用了铝合金制造，以减轻自重。化工食品罐一般采用不锈钢，只有极少的罐车采用碳钢材料。在日本，每年新增成品油罐车约８００台，８５％以上采用铝合金材料进行生产，其中１５％采用不锈钢和碳钢生产。
我国发展相对滞后，首台４６ｍ３用于油品运输的半挂铝合金罐式运输车于２００１年交付使用，启动了中国的铝合金罐装车市场。此后，应用需求高速速度增长，但是到目前９８％以上采用普通碳钢罐体，极少数采用铝合金罐体，与发达国家存在较大的差距。其中生产技术、装备和成本等制造实力是重要原因之一。
２ 金罐式运输车制造关键技术
２．１铝合金罐市式运输车制造工艺设计
铝合金罐市式运输车制造工艺流程图如图１所示。
２．２关键技术简介
２．２．１灌体包罐技术研究与开发
成形是罐车生产的重要工艺。铝合金罐体直径较大，在成型过程中必须确保筒体卷制质量和减少筒体变形。国外企业一般采用“胎模”加“外力牵引”的工艺方法进行。本项目吸取消化国外铝合金专用半挂罐式运输车制造经验并进行改进，采用预成形后再用“胎模——外力牵引”的包罐技术，解决了铝合金材料在成型过程中易变形的难题，提高了产品的质量一致性水平，确保了产品质量达到设计要求。
２．２．２封头成型技术与设备
传统压力容器封头主要利用冲压设备加工，使坯料获得所需要的零件形状和尺寸。这种加工方式加工，冲压件的表面质量、尺寸公差、生产率等对模具结构及其合理设计依赖性很大，而且当封头形状，规格有变时，模具即需更新，导致成本较高、也难以满足现代加工的敏捷性要求。本项目开发的封头成型设备采用液压、水压和机械一体化技术，既提高了生产效率，还能适应不同形状封头的生产，并获得规范的封头外形。
２．２．３铝合金罐装车焊接数字控制技术罐体材料的导电性能、尺寸、导热性能、坡口类型、焊接姿态、焊丝导热性能、焊丝直径、保护气体、过渡形式等都会影响铝合金焊接的质量。在铝合金的焊接中，不仅要采用高性能的焊机，而且使用的焊接工艺参数都是经过许多次的焊接工艺试验评估而得到的。因而，通过焊接工艺设计、焊接工艺试验和评估而得到的焊接规范参数是企业的技术秘密，企业不希望焊接操作人员接触而失密。另一方面，复杂的参数设定提高了对操作人员的要求，参数设定的疏忽有时会导致废品。
本项目采用一种专门开发的网络控制解决上述问题，网络拓扑图中。焊机、网络控制器以及集线器构成了工业现场的控制网络。焊机可以通过工业以太网、ＲＳ２３２、ＲＳ４８５以及ＣＡＮ总线接口连接到网络控制器并实现对焊机焊接工艺参数设定，工作状态监测或者数据采集。
网络控制器采用嵌入式技术开发，它作为一个站点设备通过集线器或交换机连接到企业控制网络（Ｉｎｔｒａｎｅｔ）。网络控制器则以浏览器的工作方式下载焊接参数并向所连接的焊机设定。网络控制器的功能包括联网和数据存储，不同通信协议的焊机实现联网主要任务是协议转换，数据存储是将一个产品或一条或数条焊缝的工艺数据从服务器下载保存，以便向焊机设定。焊工通过网络下载数据、向被控焊机发送工艺参数以及为人机交互提供接口。控制器采用嵌入式计算机技术进行设计，分别以ＡＲＭ和Ｌｉｎｕｘ作为系统的中央处理器和软件运行平台。
企业的焊接知识管理网站服务器借助企业的路由器为互联网上的终端设备提供服务。服务器，路由器和远程监控终端构成了企业的外部信息网络。在企业信息网络终端打开浏览器输入焊接知识管理系统网站服务器的入口地址，通过身份验证后进行数据库的建立和维护。通过这个网络，企业的管理人员可以在任何接通了互联网的地方对焊接工艺参数进行远程设置，或者远程查看焊机的工作状态。焊接知识管理系统可以按照产品系列、产品和焊缝编号保存和管理相关的焊接工艺参数。焊工使用时，浏览网站，找到加工产品的加工焊缝编号，就可以将该焊缝的相关焊接工艺参数下载到焊接控制器并设定到作业的焊接中，既降低了对焊工的要求，有保守了企业的技术秘密。
３ 使用效果
制造的４６ｍ３铝合金罐式运输车，比同规格的碳钢罐车自重减少５０００ｋｇ，是碳钢罐车质量的６０％。空载时节油２０－３２％，重载时单位荷载节能１５．３％。预计报废后金属回收率同规格的碳钢罐车提高４９％，产生了很好的节能和环保效果，产品达到欧洲环保标准。
铝合金罐式运输车制造技术
皮佑国１ 黄坚１ 范建湘２
（１．华南理工大学 广州 ５１０６４０； ２．东莞永强汽车制造有限公司 东莞 ５２３４０８）
摘 要：采用铝合金作为罐式运输车的罐体，能大幅度减轻运输车自重，从而产生显著的节能和环保效果。铝合金罐体的生产对成型和焊接具有较高的要求，本文采用专用成型设备和数字化技术，实现了４６ｍ３铝合金油罐的批量生产，产品达到欧洲环保标准。关键词
：铝合金罐 成型 数字化控制
图１ 铝合金罐市式运输车制造工艺流程图