汽车后桥焊接生产工艺.doc

汽车后桥焊接生产工艺摘要：针对三菱越野后桥的结构特点及特殊的性能要求，本文主要从后桥壳母体材料、焊接方法、焊丝及焊接参数等方面详细介绍了汽车后桥的焊接工艺。采用该焊接工艺能可靠地保证后桥壳四环焊处各项性能要求，成功避免桥壳断裂等不良现象的出现，并能满足批量生产的要求。关键词：焊接材料、环焊、焊接结构、CO2气体保护焊、自动焊、焊接工艺参数Abstract: Because of the special structure and technical requirement of Rear Axles for MMC Light Off-Road Vehicle .In this paper , the selection of mother blank of Rear Axle Housing and welding wire , method of welding and welding parameters are discussed in detail in order to introduce welding technique of Rear Axle . This welding technique can ensure the quality of girth welding at four places on Rear Axle, and avoid these defects such as rupture of axle housing. At the same time, this welding technique can meet the requirement of mass production.Key words: welding materials; girth welding; welding structure; carbon dioxide gas shielded arc welding; automatic welding; welding parameters后桥是汽车的关键零部件之一，其焊接质量的好坏关系到汽车的安全性问题。它不但要承重和传力，还要承受由动载荷和静载荷所引起的较大的弯矩和扭矩，为此要求后桥应具有足够的强度、刚度和韧性，这就对桥壳的焊接质量提出了很高的要求。特别是我公司后桥壳结构形式由两端法兰盘、两变形轴管和桥壳中段组成，不同于一般后桥壳结构形式，桥壳连接处的环焊缝由一般两处变为四处。在桥壳众多焊缝中，桥壳环焊缝特别是变形轴管与桥壳中段两环焊缝尤其关健，其质量的好坏直接关系到汽车的安全性。焊接桥壳时应注意以下几点： 桥壳焊接所用的材料应具有良好的焊接性能； 桥壳焊缝的布置应有利于减少焊接应力及变形； 桥壳每条焊缝的焊接接头形式、位置和尺寸应能满足焊接质量要求。一、母材及焊接材料的选用1、 母材的选用我们选项用的桥壳母材是用宝钢的SAPH440板材冲压而成。SAPH440钢板含有锰和硅的低碳合金汽车结构用钢，它比Q235类型的低碳钢多了一锰，其强度却增加了35%左右，具有良好的可焊性。因SAPH440钢含有一定量的碳和锰元素，焊接时的的淬硬倾向要比Q235碳钢稍大一些，冷裂倾向也较大。当焊件刚性很大时，为防止在焊接时产生的冷裂，焊接接头结构设计时应尽量避免一些焊接短焊缝（或焊脚尺寸较小的角焊缝）。同时可进行定位焊，定位焊长度应大于50100mm，间隙要小，并采用较大的焊接电流，放慢焊接速度，熄弧前应填满弧坑。变形轴管是该汽车后桥的重要组成部件，连接桥壳中段和两端法兰盘。后桥设计时为增加后桥刚性需要，连接桥壳中段处轴管由70外径扩管到80外径，由于轴管变形大，因此要求材料具有良好塑性，同时要具有良好焊接性能，可采用16MnL或20号钢管扩管成型。由于考虑到16MnL材料成本高于20号钢，轴管强度在满足设计要求的前提下，该后桥变形轴管我们选用了20号钢。后桥两端法兰盘目前国内常用的选材一般为45号钢或45Mn2钢。45Mn2钢因含锰高，空冷时焊缝热影响区会出现针状马氏体组织，硬度大、塑性差，易产生脆性断裂，而且可供选择的焊接规范非常小：当电流过小时则熄弧，焊缝成形不良；电流过大时则咬边；冷却速度销大时则产生热裂纹，而且质量难以保证。我们选用的法兰盘是20号钢经锻打成型，成本低，且与变形轴管材料相同，其焊规范容易掌握，焊缝质量好。2、焊接材料的选择和国际通行的桥壳焊接方法要样，我们选择CO2气体保护焊进行桥壳的焊接。在焊丝的选择上，目前国内普遍使用ER49-1和ER50-6两种焊丝。ER50-6焊丝相当于日本标准JISYGW12。该焊丝化学成分设计合理，有良好的焊接工艺性能。由于焊丝的化学成分直接关系到焊丝的工艺性能、拉拔和力学性能，以及焊缝熔敷金属的力学性能。因此在选择焊丝时，我们首先对两种焊丝进行了对比。表1 焊丝化学成分（） 元素含量焊丝牌号CMnSiSPCu其它Mn/SiER49-10.071.960.740.0180.0220.170.502.6ER50-60.081.440.800.0060.0170.140.401.8表2 焊丝熔 金属力学性能 名称焊丝牌号抗拉强度（Mpa）屈服强度（MP）伸长率（）AKV冲击功（J） -29。CER50-65004202227表1表明，ER50-6焊丝的锰元素含量较低，硅元素含量较高，Mn/Si1.8。一般碳钢焊丝采用锰、硅联合脱氧，要求锰硅之比2为宜。而ER49-1焊丝锰元素含量偏高，Mn/Si2.6。可见，ER50-6焊丝化学成分设计较合理，能得到性能良好的焊缝，而且其硫、磷控制也较严，对保证焊缝的力学性能有利。表2表明，在焊缝熔敷金属力学性能方面，ER50-6焊丝优于ER49-1焊丝，尤其ER50-6焊丝的塑性与韧性明显优于ER49-1焊丝。 通过以上比较分析，我们认为ER49-1焊丝已不适应桥壳焊接生产，应优先使用ER50-6焊丝。二、后桥壳焊接工艺由于该后桥为分段式车桥，存在桥壳两端法兰盘与变形轴管对接以及变形轴管与桥壳中段对接四处环焊，其焊缝对接接头形式以及焊缝质量是后桥生产的关键。目前国内后桥的生产工艺一般为先焊接桥壳整体，加工桥壳两端内孔，压装两端法兰盘，再进行桥壳各附件焊接。这样桥壳焊接生产工艺流程长，效率低，而且桥壳焊接成整体后进行各附件焊接造成桥壳搬运次数以及搬运强度增加，特别是桥壳附件较多悬挂式后桥。我们采用的桥壳焊接工艺为先将桥壳各附件焊接到变形轴管和桥壳中段上，再将桥壳两端法兰盘、变形轴管以及桥壳中段进行点定后进行四环焊整体焊接。桥壳两端法兰盘与变形轴管焊缝处联接形式采用两端法兰盘一端车出台阶与变形轴管进行间隙配合。变形轴管与桥壳中段焊缝处联接是在桥壳中段与变形轴管之间用一衬环(内衬环)联结，然后施焊，内衬环起到焊缝的垫板作用。通过对两种接头形式进行焊缝检测以及后桥壳焊接强度台架试验，结果表明该焊接接头形式能满足后桥壳强度设计要求，后桥生产采用上述焊接工艺缩短后桥壳焊接工艺流程，减小后桥壳焊接搬运次数和般运强度，同时由于桥壳各附件一般集中在变形轴管上，这样有利于产品多品种系列化设计，减小模具投入费用。三、主要焊缝焊接参数规范台架试验表明，该类后桥壳断裂处为桥壳环焊缝及其热影响区，特别是变形轴管与桥壳中段两环焊缝。因此该四环焊缝要求焊接熔深率达100以上，焊缝宽度12mm以上。为了保证该四环焊缝焊接质量的稳定性，我们使用了CO2气体保护焊接专用设备进行自动焊接，通过我们多次对焊缝检测和焊接参数评价，制定焊接工艺参数规范如下：焊接参数规范 焊接参数焊缝位置焊丝直径焊接电压焊接电流焊接时间焊丝伸出长度焊缝搭接量CO2气体流量法兰盘与变形轴管处1.23032V280300A35s16mm15mm1820变形轴管与桥壳中段处1.22830V260280A35s16mm18mm1820 为保证焊缝质量，避免焊接缺陷，我们使纯度达99.5以上的CO2气体，其含水量，含碳量不超过0.01%。我们采用了CO2气体集中供气的方式，在气路中串联了加热器和干燥器，以减小CO2气体中水分。同时我为