CCB焊接变形分析.doc

仪表板横梁总成的焊接变形及减小变形的措施仪表板横梁总成采用直管、板式焊接结构，是汽车仪表板的支撑骨架，在整车中既有满足众多车体零件安装的要求，又有连接强度的要求,对结构尺寸和形状精度要求较高。横梁总成焊接后往往会出现变形，不但直接影响整车装配及整车性能，还可能降低横梁总成结构的承载能力引发事故，因此制造中限制和消除焊接变形非常重要。控制横梁总成的焊接变形主要从设计和工艺2个方面解决。影响焊接总成变形的因素和焊接变形的种类 1、影响因素 影响焊接总成变形的因素有很多，主要有以下几点：a) 焊接工艺方法：不同的焊接方法将产生不同的温度场，形成的热变形也不相同。一般来说自动焊比手工焊加热集中，受热区窄，变形较小；CO2气体保护焊焊丝细，电流密度大，加热集中，变形小，比手工焊更适合于仪表板横梁总成焊接。 b)焊接参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度）：焊接变形随焊接电流和电弧电压增大而增大，随焊接速度增快而减小，其中电弧、电压的作用明显。因此低电压、高速大电流密度的自动焊变形较小。 c)焊缝数量和断面大小：焊缝数量愈多，断面尺寸愈大，焊接变形愈大。本产品共有近60条焊缝，95%以上焊缝长度40mm。只有3条焊缝超过40mm,最长为70mm。对焊接变形的影响比较小。d)焊接间隙与焊接变形量之间存在匹配关系，在薄板（2.5mm）焊接中，焊接间隙在0.51.5mm时可获得比较理想的焊接变形控制量。本产品中大部分为2.0板厚冲压件与1.2厚度的直管焊接。由于本产品采用焊接直管，直线平直度能够很好保证，只要有效控制冲压件的尺寸，可以使焊接间隙在1.0mm左右，达到有效控制焊接变形的目的。e)施焊方法：连续焊、断续焊的温度场不同，产生的热变形也不同。通常连续焊变形较大，断续焊变形较小。本产品为断续焊，设计时就很好的考虑到了焊接变形。 f)材料的热物理性能：不同材料的导热系数、比热和膨胀系数等均不同，产生的热变形不同，焊接变形也不同。本产品中直管为Q215A，冲压件采用冷轧板St12,具有良好的焊接性能。见VW 011 06-1（4.1） g)焊接夹具的设计合理性：采用焊接夹具，增加了构件的刚性，从而影响到焊接变形。在焊接夹具设计中将充分考虑如下因素：1焊接夹持点，选取工件的定位点或产品的安装匹配点/面，2在不影响焊接空间的情况下，夹持点尽量靠近焊缝。 h)构件焊接程序：焊接程序能引起构件在不同组合阶段刚性变化和质心位置改变，对控制构件焊接变形有很大影响。 2、总成焊接变形的种类 横梁总成结构的焊接变形分为整体变形和局部变形，整体变形是焊接以后，整个构件的尺寸或形状发生变化，包括纵向和横向收缩，弯曲变形和扭曲变形等；局部变形是指焊接后构件的局部区域出现变形，包括角变形和波浪变形等。 设计措施(由设计时考虑) 1、合理的焊缝尺寸和形式 2、合理的焊缝数目 3、合理的焊缝位置 工艺措施 1、反变形法事先估计好焊接结构变形的大小和方向，然后在组合（点固焊）时给予一个相反方向的变形来抵消焊接变形。我公司采用机械手焊接有丰富的经验，焊接车间也有专门的对焊接夹具的调试人员。 因焊接变形影响因素很多，包括焊接顺序、拘束度、焊接条件和接头特征等。在实际生产的工艺规范和相同条件下通过试验来实测确定，再根据所得数据确定反变形量。 2、刚性固定法 当不便采用反变形时，将零部件加以固定来限制焊接变形。采用焊接夹具定位和紧固，装夹的刚度越大，变形越小，装夹点越靠近焊接点，变形越小。 3、合理施焊CO2气体保护焊与其它电弧焊相比，具有生产率高、焊接成本低、能耗低、适用范围广、抗锈能力强、焊后无须清渣等优点。同时由于CO2气体保护焊电弧热量集中，加热面积小，以及CO2气流的冷却作用，工件的焊接变形也较小。 4、合理的焊接顺序 焊接顺序对焊接结构的变形有很大影响。焊接顺序合理，焊接变形可以通过自由收缩，互相抵消；焊接顺序不合理，焊接变形将互相叠加。1尽量采用对称焊接，以使焊缝引起的变形相互抵消;2焊缝不对称的，先焊焊缝少的一侧，因为焊缝越长，变形越大，先焊焊缝少的一侧，可以增大焊缝多的一侧施焊时焊件的结构刚度和反变形能力。 焊接变形的矫正(在实际大批量生产中,一般不允许采用) 矫正工艺只限于矫正焊接构件的局部变形，如角变形、弯曲变形和波浪变形等，对于仪表板横梁总成结构的整体变形如纵向和横向收缩（总尺寸缩短），只能通过下料或装配时预放余量来补偿。机械矫正法是在室温条件下，对焊接施加外力，使构件压缩塑性变形区的金属伸展减少或消除焊缝区的塑性变形，达到矫正变形的目的；实际操作中一般采用自然时效的作用，就是在焊接完毕，工件在自由状态下冷却，必须通过经验积累才能在保证尺寸精度的前提下，保证生产效率。 结论，在制造过程中，仪表板横梁总成焊接变形是不可避免的，只能采取有效的设计和工艺措施控制焊接变形，并对超出公差要求的焊接变形进行矫正，才能达到仪表板横梁总成强度、使用性能及经济性能的要求。我公司具有DURA的技术支持，DURA的进口焊接设备将