客户案例

车桥焊接工艺解决方案

2020-01-07 10:37:05

车桥焊接工艺解决方案

一、车桥及焊接工艺

    1.1 车桥种类及作用

       汽车车桥(又称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接,其两端安装车轮。车桥的作用是蒙受汽车的载荷,维持汽车在门路上的正常行驶。车桥是汽车的要害部件之一,受力庞大。它不光承重和传力,还蒙受巨大的动载荷和静载荷所形成的弯矩和扭矩,为此要求车桥有足够的强度、刚度和韧性。在车桥众多焊缝中,桥壳与半轴套管的环缝焊接时要害,直接关系到汽车的行驶宁静和搭客及司机人身宁静。因此,保证焊接质量是十分重要的。

按使用功效划分,车桥分为驱动桥、转向桥、转向驱动桥和支持桥四种,如图1所示。驱动桥的作用将发动机传出的驱动力传给驱动车轮,实现降速增扭的作用,同时改变换力通报的偏向。转向桥利用转向节的摆动使车轮偏转一定的角度以实现汽车的转向,同时蒙受车轮与车架之间的垂直载荷。转向驱动桥具有转向和驱动两种功效。既具有一般驱动桥的基本部件,还具有转向桥特有的主销等。支持桥属于从动桥,即无转向又无驱动功效的桥。

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a. 驱动桥                                b. 转向桥

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c. 转向驱动桥                             d. 支持桥

图1 汽车车桥分类

    1.2 车桥焊接工艺流程

       驱动桥是汽车的要害部件之一,其焊接质量的优劣关系到汽车的宁静性问题。它不光要承重和传力,还要蒙受由动载荷和静载荷所引起的较大的弯矩和扭矩,为此要求后桥具有足够的强度、刚度和韧性,这就对后桥的焊接质量提出了很高的要求。汽车后桥由半桥壳、牢固盘、后盖、法兰盘、半轴套管及杂件等几部门焊接而成,如图2所示。其焊接工序如下:

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图2 汽车驱动桥部件组成


二、 桥管与轴头组焊的焊接工艺

    2.1 部件工艺要求

      在桥壳众多焊缝中,变形轴管与桥壳的两条环焊缝尤其要害,它与驱动桥壳形成一体,使左右驱动车轮的轴向相对位置牢固,一起支承车架及其上的各总成质量,同时在汽车行驶时蒙受由车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。使用卧式气动夹紧工装,轴头与桥管夹紧后,中心不得有倾斜现象;焊缝要求,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷,满足熔深和疲劳韧性要求。

    2.2 解决方案

        1)母材材质及坡口形状

      目前汽车车桥所用质料多为低碳钢系列,以20钢为主,其C和其它提高淬透性的合金元素含量较少,淬硬相比力少,冷裂倾向较小,焊接性好。

轴管的厚度在7-15毫米左右,对接焊缝坡口接纳窄间隙坡口形式,淘汰焊缝金属的填充量,提高焊缝组织的晶粒度和焊接效率。坡口形式如图3所示。β角度在3度左右,R在8毫米左右。

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     图3 焊缝坡口形状                                图4 Artsen PM系列焊机

        2)接纳麦格米特Artsen PM 500F逆变数字焊机和环缝专机设备。

      Artsen PM系列焊机是面向专业用户设计的全数字IGBT逆变CO2/MAG/MIG多功效焊接电源,脉冲焊接的各阶段参数,凭据差异的工况进行微调,可获得更优的焊接质量,高速全数字控制,监控熔滴过渡的每一个阶段,精确实现“一脉一滴”,从而获得稳定险些无飞溅的焊接。焊机如图4所示。

车桥轴头双环缝自动焊接设备,安装两把焊枪,并同时焊接。PLC控制,自动实现摆动,提升和跟踪功效。带有自动夹紧功效,保证工件安装尺寸。专机图片如图4所示。

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图5 车桥轴头双环缝自动焊接专机                      图6 车轴轴头环焊缝

      产物焊接工艺参数:焊接层数3层,电流规模240-270A,电压25-28V,焊接速度0.5M/Min,焊丝直径1.2,掩护气体80%氩气和20%二氧化碳,焊丝型号ER50-6。焊缝照片如图6所示。

    2.3 效果对比

       麦格米特Artsen PM系列焊机可实现与机械人、专机配合,通过模拟或者数字两种通讯方式,实现焊接控制。满足其自动化要求。焊缝外貌及周边没有飞溅颗粒,焊后工件外貌不用清理。焊缝探伤检测,及格率99%。疲劳韧性满足客户要求。

三、轴座与轴的焊接工艺

    3.1 工艺要求

       焊缝高度8mm;焊缝均匀,无裂纹、气孔、夹渣、咬边等缺陷;预热温度150—200℃;熔深大于0.5mm,焊缝洛氏硬度小于78HB,热影响区洛氏硬度小于83HB。焊接工序质量参数:电流260—300,电压28—31,焊丝直径1.2,材质为ER70S—6,80%氩气和20%二氧化碳混淆气体,气体流量18—25L/Min,直流反接,干伸长15—20mm。工件焊接位置,如图7所示。

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图7 轴座与轴焊接位置图  

    3.2 解决方案

      客户早先使用的焊机是晶闸管焊机,电流类型是直流,电流在260时,飞溅大,工件外貌有大颗粒飞溅物,焊后需要清理。现接纳麦格米特Artsen PM 500F焊机,利用脉冲模式,实现焊接历程中无飞溅焊接。现场焊接图,如图8所示。

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                                                                                                  图8 轴座与轴焊接现场

    3.3 效果对比

      与之前的直流焊机对比,飞溅量淘汰了80%以上,整体焊接效率提高30%。淘汰打磨的劳动强度。焊缝及格率在98%以上。

四、车桥增强环及桥壳盖焊接

    4.1 工艺要求

     在桥壳众多焊缝中,变形轴管与桥壳的两条环焊缝尤其要害,它与驱动桥壳形成一体,使左右驱动车轮的轴向相对位置牢固,一起支承车架及其上的各总成质量,同时在汽车行驶时蒙受由车轮传来的路面反作用力和力矩,并经悬架传给车架。使用卧式气动夹紧工装,轴头与桥管夹紧后,中心不得有倾斜现象;焊缝要求,无未熔合、裂纹、气孔等缺陷,满足熔深和疲劳韧性要求。

    4.2 解决方案

     在桥壳焊接作业中,桥壳后盖先点焊牢固,然后通过变位机发动桥壳后盖圆周旋转,变位机倾斜45度,焊枪居中。从工艺角度分析,发生缺陷主要有以下几个方面:1)焊接参数不合理,电流电压过低,导致未熔合或者熔深不足;2)焊接速渡过快,热输入过小,导致未熔合或者熔深不足;3)桥壳盖在进行装配后盖外圆与中间定位孔同轴度欠好,导致焊枪偏离焊缝,发生一边未熔合或者熔深不足的缺陷。桥壳盖焊接示意图,如图9所示。

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图9 桥壳焊接示意图

       凭据客户工艺需求,此焊缝焊接接纳麦格米特Artsen CM 500直流焊机。该系列产物搭载“特殊能量控制的短路过渡”控制工艺,该工艺通过实时控制焊接电流和电压,调治熔滴过渡特性和熔滴形状,从而改善焊缝成型,提高焊接速度,减小焊接飞溅。

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图10 客户现场桥壳焊接照片

      焊接工艺为,焊接电流300—320,电压29—32,焊丝直径1.2,材质为ER70S—6,80%氩气和20%二氧化碳混淆气体,气体流量18—25L/Min,直流反接,干伸长15—20mm,焊接速度420mm/min。

    4.3 效果对比

       Artsen CM 500焊机,比普通焊机提供更稳定的焊接电流电压输出,电弧的稳定性和抗滋扰性更强。在焊接碳钢中厚板时,能够实现飞溅量较低,熔深较深的焊接。能够与机械人或者专机配套。产物的及格率在99%以上。

五、车桥凸缝盘焊接

    5.1 工艺要求

      车轴上的两个牢固环,四条环角焊缝同时起弧焊接。要求熔深大于2mm,焊脚尺寸大于10mm,焊缝平整平滑,无咬边、裂纹、气孔、未焊透等缺陷。牢固环的自动焊接纳Artsen Plus 500P系列焊机,4枪同时焊接设备。具有快速到位、自动调治的功效。该专机如图11所示。

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图11 四枪环缝焊接设备

    5.2 解决方案

      麦格米特Artsen Plus系列焊机具有电弧挺度高、指向性好、焊接电弧稳定、抗滋扰能 力强等特点;可实现多枪同时焊接,解决了以往多枪同时焊接时发生滋扰问题。电弧压力提高,焊接熔深比普通脉冲熔深大。焊缝成型及熔深尺寸如图12所示。该系列电源还具有熔滴尺寸均匀,弧是非而稳定,熔池扰动低,气孔概率小等特点。图13对比了该电弧与普通电弧的区别。此外该系列电源大幅降低对焊接外件的损耗,延长了导电嘴的使用寿命,由原来的一天换一次,提高到3天换一次;喷嘴清理的次数也由原来的半天清理一次,提高到现在2天清理一次。

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图12 焊缝成型及熔深尺寸


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                                                                                       a. 普通脉冲                b. 短弧脉冲

图13 Artsen Plus焊机短弧脉冲与普通脉冲对比 

    5.3 效果对比

      该四枪专机系统,接纳了麦格米特Artsen Plus焊机,不仅解决多枪滋扰问题,而且给客户生产提高了效率,淘汰了易损件的损耗。导电嘴和喷嘴等物品的损耗量降低3到4倍,焊缝的及格率险些到达100%。

六、总结

      接纳上述麦格米特焊机和焊接设备,使汽车后桥的生产批量增加,焊接质量大大提高;不仅改善了工人的作业情况,而且降低了工人劳动强度,节约能源,淘汰质料消耗,降低生产成本。麦格米特一直致力于不停满足与逾越客户的期望,不停加大对研发的投入和连续创新,提供尽善尽美的技术和产物,为客户提供最佳解决方案。


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