摩托车车架二氧化碳气体保护焊工艺

摩托车车架二氧化碳气体保护焊工艺总述摩托车车架是整台车的受力骨架，小到日常通勤的小踏板，大到长途骑行的巡航车，所有动力、载重都要靠车架来承接，焊接质量直接关系到骑手的行车安全，容不得半分差错。我干摩托车车架焊接工艺快十五年了，从最早的手工电弧焊生产线，到现在半自动、全自动机器人二保焊生产线，亲眼看着二氧化碳气体保护焊（下文简称二保焊）因为变形小、效率高、成本低、焊接强度够的优势，成为行业内摩托车车架焊接的主流工艺。今天我就结合这么多年实际生产的经验，把摩托车车架二保焊的完整工艺从头到尾梳理清楚，不管是刚入行的新人还是同行交流，都能有点实际参考。1焊前准备工作焊前准备是所有焊接工作的基础，我常跟车间的新人说，你焊前准备做足了，焊接质量就已经有八成保证了，很多出问题的活，都是一开始偷工减料省了准备的功夫。1.1焊接材料的选配摩托车车架大多用薄壁低碳钢管或者低合金高强钢管，壁厚一般在1.2毫米到3毫米之间，不同部位的壁厚不一样，选配焊接材料也要对应着来。首先说保护气体，二保焊用的二氧化碳纯度必须达到99.9%以上，很多小厂图便宜买纯度不够的工业二氧化碳，里面混了不少空气和水分，焊完十有八九会出气孔。我之前就碰见过一次供应商换了气源，没提前告知我们，结果一批五十多台车架，探伤下来近一半有内部气孔，全拆了重焊，耽误了交货期不说，还赔了违约金，从那以后我们每批气都要抽样测纯度，一点不敢马虎。然后是焊丝，针对常用的低碳钢和低合金高强钢车架，我们一般用ER50-6型号的实心焊丝，直径选0.8毫米或者1.0毫米的，壁厚1.5毫米以下的薄壁用0.8毫米的，好控制电流不容易烧穿，壁厚2毫米以上的用1.0毫米的，熔深够，效率也高。焊丝一定要存放在干燥的地方，受潮的焊丝焊出来飞溅大还容易出气孔，我们车间的焊丝都是随用随拆包装，没干完的密封好放烘干箱里，这点从来不敢忘。1.2工装定位与母材预处理摩托车车架形状复杂，十几个管件交叉拼接，尺寸精度要求又高，各个安装点位偏差不能超过1毫米，所以必须用专用的焊接工装卡紧定位，才能保证焊接过程中不跑位。工装用的时间长了会有磨损，我们每个月都会定期检测工装的定位精度，磨损超了就补焊或者更换，不然定位不准，焊完尺寸肯定不对。定位完还要做定位焊，定位焊的焊点不能太大，一般高度不超过母材厚度的三分之二，间距控制在150毫米到200毫米之间，如果定位焊的时候发现有裂纹、气孔，必须马上磨掉重新焊，不能带着缺陷进正式焊接，不然缺陷会留在主焊缝里，留下安全隐患。母材预处理也很关键，管件下料之后表面会有氧化皮、铁锈、油污，这些东西都会影响焊接质量，焊前必须用角磨机或者钢丝刷清理干净，焊接接头部位至少要清理出20毫米左右的干净区域。我之前赶订单的时候，听了车间管理的话，没清就直接焊，结果三分之一的焊缝出了气孔，最后返工花的时间比原来多三倍，真的是贪小便宜吃大亏。1.3焊接参数的预调试不管是人工焊接还是机器人自动焊接，正式焊之前都一定要拿和车架同材质同厚度的试板预调参数，不能上来就直接焊车架。二保焊最关键的就是电流和电压匹配，我总结的经验就是，电压大概为电流除以十再加两到三，就是适配的电压值，比如120A的电流，电压就是14到15V左右，当然不同的焊机特性不一样，还是要试板调了才准。参数不对的话，要么飞溅大得离谱，要么焊不透，要么烧穿。针对摩托车车架的薄壁件，一般电流控制在100A到160A之间，电压18V到24V之间，焊丝伸出长度控制在10毫米到15毫米，大概是10倍焊丝直径，保护气体流量控制在每分钟10升到15升，户外或者车间风大的时候，流量要加到每分钟20升，还要加防风挡板，只要风速超过每秒两米，保护气就会被吹走，肯定出气孔，这都是我们这么多年踩坑踩出来的经验。做好了所有焊前准备，接下来就是核心的焊接工艺过程控制，这一步是决定车架最终质量的关键，每一个细节都要盯紧。2核心焊接工艺过程控制2.1不同部位的焊接操作要点摩托车车架不同部位的受力情况和接头形式不一样，焊接的操作方法也不一样，不能一概而论。首先是头管部位，头管是安装方向柱的地方，承受整个前轮的冲击载荷，是车架受力最大的部位之一，一般头管壁厚都在2.5毫米到3毫米，接头是圆管和连接板的角接，焊接的时候一定要采用分段退焊，不能一次连续焊完，不然热量集中变形太大。我们一般分成三段焊，每段焊100毫米左右，停一会儿让温度降下来再焊下一段，焊脚高度要和母材厚度一致，不能太小，太小强度不够，也不能太大，太大增加不必要的重量还会加大变形。然后是中部立管和发动机安装部位，这个部位有五六个管件交汇，焊缝非常集中，最容易出变形，焊接的时候一定要跳焊，不能顺着一个方向一直焊，比如焊完左边的焊缝就去焊右边的，焊完上面的就去焊下面的，把热量分散开。我刚带的第一个徒弟，当初不懂这个，对着交汇口连续焊下来，焊完后头管中心到后摇臂安装中心的偏差超了5毫米，整个车架直接报废，那时候我就跟他说，焊接不是拼速度，是拼对热量的控制，欲速则不达。然后是后摇臂连接座和尾架部位，尾架要承受载人载物的重量，大多是1.5毫米左右的薄壁管对接，焊接的时候走枪速度一定要均匀，控制在每分钟15厘米到20厘米，走快了焊不透，走慢了就烧穿，还要保证焊缝填满，不能有凹坑，不然受力的时候容易从凹坑开裂。现在大批量生产都是用机器人自动焊接，小批量定制或者开发新品的时候还是人工焊，不管哪种，都要定期检查定位精度，机器人要每周校一次枪，工装也要定期复测，不然机器人走偏了，出一堆不合格品都不知道。2.2焊接变形的过程控制摩托车车架对尺寸精度要求极高，哪怕变形超了1毫米，后面装发动机、轮胎的时候都装不上，所以从焊接一开始就要控制变形，不能等到焊完了再去校正，那样就晚了。除了刚才说的分段焊、跳焊分散热量，最常用的就是刚性固定法，就是焊完之后让车架一直卡在工装上，完全冷却之后再拆工装，这样就能把变形控制在很小的范围里，我们车间都是一批焊完，自然冷却半个小时再拆，从来不会焊完就拆，就是为了控制变形。还有预反变形法，针对头管这种变形量比较大的部位，我们会在工装定位的时候，提前往变形的反方向偏0.5毫米到1毫米，焊完冷却收缩之后，刚好回到正确的尺寸，这个方法我们用了十几年，效果特别好，大大降低了校正的工作量。还有焊接顺序也很重要，一定要先焊主焊缝，就是受力大的主要焊缝，再焊次要的附属焊缝，先焊内部的焊缝，再焊外部的，要是反过来，先焊了外部，里面焊接收缩的时候就会把整个车架的尺寸拉歪，很难校正回来。2.3焊接过程中的质量抽检批量生产不可能每台车架都做无损探伤，所以过程中的抽检就特别重要，能把问题及时控制在生产线上，不会流到下工序。我们车间的规定是，每两个小时抽一台车架做外观检查和尺寸检测，每个班次抽一台做无损探伤，外观检查主要看有没有表面裂纹、烧穿、气孔、未焊满，焊脚尺寸符不符合要求，尺寸检测用专用检具卡各个关键安装点的偏差，一旦发现不合格，马上停线查原因，是参数不对还是工装磨了，还是气体不纯，找到问题解决了再开工。我常跟质检说，你现在多抽一台，后面就少返工几十台，绝对不亏，我们这么多年从来没有批量不合格的情况，就是因为过程抽检抓得紧。焊接过程完成之后，不代表整个工艺就结束了，后续的处理和缺陷排查，同样是保障车架质量必不可少的环节。3焊后处理及常见缺陷解决3.1焊后清理与校正拆完工装之后，第一步就是清理，把焊缝表面的焊渣、飞溅都敲掉打磨干净，特别是各个安装面和安装孔周边的飞溅，一定要打磨干净，不然后面装配的时候根本装不进去。清理完之后检查尺寸，要是变形量在允许范围之内，直接进入下工序，要是变形超了，就要校正。小变形直接在校正胎上用千斤顶或者压力机冷校正就行，变形大的才需要热校正，热校正的时候加热温度不能超过600度，绝对不能把母材烧红，不然会降低材料的强度，留下安全隐患。我们校正的时候都是只加热变形部位，周围用石棉布盖住，校正完之后让它自然冷却，绝对不能浇水冷却，浇水激冷会让钢材变脆，容易出裂纹。校正完之后还要再复检一次尺寸，确认合格了才能往下走。3.2常见焊接缺陷的成因及处理干我们这行，不可能一点缺陷都不出，关键是要知道怎么来的，怎么解决，还得知道什么样的缺陷能补，什么样的必须报废。最常见的就是气孔，表面气孔好处理，磨掉补焊就行，内部气孔要是超过标准，那就得报废，气孔产生的原因无非就是气体不纯、焊前没清理、风大吹走了保护气，只要把这几点做好，就能基本避免。然后是飞溅过大，大多是参数不匹配，电流电压不对，或者焊丝受潮，调整参数，把焊丝烘干就能解决，我们一般会在喷嘴上涂一点防飞溅剂，能减少清理的工作量，但是不会涂太多，防止杂质进入焊缝。然后是裂纹，不管是表面裂纹还是内部裂纹，绝对不能将就，必须磨掉补焊，补完还要探伤，裂纹产生大多是母材含杂质太多，或者焊后冷却太快，或者焊接应力太大，所以我们选母材都要选正规大厂的，焊后慢慢冷却，减少应力，就能避免裂纹。还有烧穿和未焊透，烧穿就是电流太大走枪太慢，下料间隙太大，未焊透就是电流太小走枪太快，坡口不对，只要下料控制好间隙，调好参数，走枪均匀就能解决。不管什么缺陷，我们都有一个死规定，只要影响强度的缺陷，绝对不能流出去，车架是受力部件，一点缺陷都可能出大事故，我们干的是良心活，不能砸了自己的招牌，更不能对不起用户。总结总的来说，摩托车车架的二氧化碳气体保护焊工艺，并不是什么特别高深复杂的技术，但是它环环相扣，从焊前材料选配、预处理，到过程焊接控制、变形控制，再到焊后处理缺陷排查，每一步都需要用心去做，容不得半点偷懒。我干了十五年，焊过不下十万台车架，