• WAP手機版 保存到桌面加入收藏設為首頁
機械技術

自行車車架焊接工藝探討

時間:2019-10-28 23:44:03   作者:   來源:   閱讀:298   評論:0

1、擬用的焊接方式

    某車輛廠長久以來主要采用液化石油氣焊從事自行車前叉、車架等的生產,積累了一定的經驗,但產品成本較高且焊接質量有時不夠穩定。近年來,隨著生產的發展先后開發了BMX一20輕便自行車、人力三輪車和侄車車架等新產品,為了降低產品成本,提高生產效率,企業考慮改用其他焊接方法。首先考慮采用手工電弧焊,但因其飛濺多、電流易擊穿管壁,焊接質量不能保證而被放棄。然后選用了CO2 氣體保護焊,并首先在BMX一20輕便車車架上應用。

自行車車架焊接工藝探討

2、BMX一20自行車車架構件及其焊接要求

2.1 車架構件及焊縫

    BMX一20自行車車架如圖1所r。它由10種13件管、板類零件構成,其配套零件見表1。需拼裝施焊

的計有33條焊縫(直縫、環縫和曲線焊縫),多數是“無接頭”(焊縫無堆起現象)的焊接結構。

2.2 對施焊的主要要求

(1)焊縫要有足夠的強度,用250YPM 偏心度250的凸輪,經4次沖擊后,各焊接部位不得有裂紋、斷裂

和脫焊現象。

(2)焊縫要均勻美觀,無明顯缺陷。

(3)焊后車架變形要小,能保證各零件與主管的幾何位置和相關尺寸公差;在施焊后免予校正或減少校正工作量。


3、BMX一20自行車車架CO2氣體保護焊的應用方案

3.1 擬用的焊接設備及輔助裝置

    主要設備由焊機(包括焊接電源、控制系統等)、送絲機構、焊槍、供氣裝置等幾部分組成。

(1)焊機NBC一200型,其技術p據符合產品要求。

    其中電源用硅整流式直流電源,它和旋轉式電源相比具有性能好、無噪聲、結構簡單等優點。電源的技術數據如表2所示。

    表 2 電源技術參數

電源電壓

工作電壓調節范圍

焊接電流調節范圍

整流方式

調壓方式

380(V)

14V~30V

40A~200A

三相橋全波

抽頭

    控制系統主要是對供氣、送絲和供電等實施控制。控制程序如下:

自行車車架焊接工藝探討

(2)送絲機構 采用等速送絲系統,送絲方式為推絲式。根據所選的焊絲直徑(φ0.8 mm),選用彈簧鋼絲軟管,內徑為φ1.5 mm,長度取2.5 m左右。

(3)焊槍選用手槍式焊槍。使用前在噴嘴的內外表面涂以硅油,以便于清除飛濺物。

(4)供氣系統 包括氣瓶和附屬供氣裝置。附屬供氣裝置包括電熱式預熱器、干燥器、減壓器和3.01—1 浮標式流量計等,選用流量調節范圍在0~15 L/min的氣閥。

3.2 主要焊接材料

(1)CO2氣體

    液體狀態的CO2采用鋼瓶灌裝,滿瓶(80%容積)壓力在5~7 MPa之間。CO2氣體中的水氣是主要的有害雜質,對焊縫質量有很大影響,過高的水氣含量將導致焊縫產生氣孔。為保證焊接質量,要求所購CO2氣體的純度>99.5% ,水、氮含量不得超過0.1 %。但實際所購CO2 氣體一般達不到這一要求,含水量偏高,故規定施焊前現場采取下列措施:a.將新灌氣瓶倒置放水(放水結束仍將氣瓶放正);經倒置放水后的氣瓶仍需先放氣2~3 min。b.當瓶中氣壓降至980 kPa時,該氣瓶不再使用。這是因為當瓶中液態CO2。全部揮發后氣體壓力降至980 kPa時,CO2氣體中所含的水分將是CO2氣液兩相共存時的3倍左右,繼續使用將可能造成焊縫氣孔的產生。另外,為進一步降低CO2氣體中的水分,在供氣系統納柚昧爍稍鍥鰲

(2)焊絲材料

    要求使用的焊絲具有較好的工藝性能和足夠的機械性能及抗裂性能,減少焊縫金屬中的含氧量和防止產生氣孔等。焊絲中須含有足夠數量的硅、錳、鋁等脫氧元素。為減少飛濺,焊絲的含碳量必須限制在0.1%以下。故選用焊絲牌號為H08Mn2SiA,焊絲表面鍍銅,可防止生銹,并改善焊絲導電性能,提高焊接過程的穩定性。使用前要徹底清除焊絲表面的油及污垢。

3.3 焊接規范確定

    CO2氣體保護焊是一種熔化極電弧焊。其熔滴過渡形式主要有2種:短路過渡和細顆粒過渡形式,一般前者適用于薄板(壁)件的焊接,故車架采用短路過渡。同時采用細焊絲、小電流、低電弧電壓,可以提高短路頻率,從而使焊接過程穩定,焊速快,焊接效率高,變形小,焊縫成形好。由于短路過渡的電弧斷續燃燒,所以電弧熱量低,很適用于薄壁管材的各個位置珊附印

合理選擇焊接規范是獲得優良焊接質量和較高生產率的重要條件。CO2氣體保護焊的規范參數主要包括焊絲直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、焊絲伸出長度、氣體流量、電源極性和回路電感等,根據BMX一20產品的要求,經過多次試焊比較后確定出如下比較適宜珊附庸娣叮

3.3.1 焊絲直徑

    焊絲的直徑通常是根據焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求選擇。焊劫薄板或中厚板的全位置焊縫時,多采用φ1.6mm以下的焊絲(稱為細絲CO2氣保焊)。焊絲直徑的選擇殘照下表:

表 3焊絲直徑的選擇

焊絲直徑(mm)

0.5~0.8

0.8~1.0

1.0~1.2

1.2~1.6

1.6

1.6~2.0

2.0~2.5

熔滴過渡形式

短路過渡

細顆粒過渡

短路過渡

細顆粒過渡

短路過渡

細顆粒過渡

細顆粒過渡

可焊板厚(mm)

0.4~3

2~4

2~8

2~12

2~12

>8

>10

施焊位置

各種位置

平焊、橫角

各種位置

平焊、橫角

平焊、橫角

平焊、橫角

平焊、橫角

    由車架的焊接要求(車架采用短路過渡。同時采用細焊絲),根據上表,最終確定焊絲直徑為φ0.8 mm。

3.3.2 焊接電流

    焊接電流的大小主要取決于送絲速度。送絲的速度越快,則焊接 電流就越大。焊接電流對焊縫的熔深的影響最大。當焊接電流為60~250A,即以短路過渡形式焊接時,焊縫熔深一般為1mm~2mm;只有在300A以上時,熔深才明顯的增大。

    若電流過大,易擊穿管壁。初選焊接電流為60~100A。

3.3.3 電弧電壓

    短路過渡時,則電弧電壓可用下式計算: 
U=0.04I+16±2 (V)

U=0.04*100+16±2=18~20V
    此時,焊接電流一般在200A以下,焊接電流和電弧電壓的最佳配合值見表4。

    可見焊接電流選擇60~100A,焊接電壓選取18~20V時滿足焊接電流和電弧電壓的最佳配合值。

    當電流在200A以上時,則電弧電壓的計算公式如下。 
    U=0.04I+20±2 (V) 
    此時,為細顆粒過渡。

    表 4 CO2焊短路過渡時焊接電流和電弧電壓的最佳配合值

焊接電流(A)

70~120

130~170

180~210

220~260

電弧電壓(V)

平焊

18~21.5

19.5~23

20~24

21~25

仰焊和立焊

18~19

18~21

18~22

——

3.3.4 焊接速度

    半自動焊接時,熟練的焊工的焊接速度為18m/h~36m/h;自動焊時,焊接速度可高達150m/h。

可將焊接速度定為:15~40 m/h。

3.3.5 焊絲伸出長度

    一般的焊絲的伸出長度約為焊絲的直徑的10倍左右,并隨焊接電流的增加而增加。

    由于選用了φ0.8 mm的焊絲,可將焊絲伸出長度定為8~10mm。

3.3.6 CO2氣體流量

    正常的焊接時,200A以下薄板焊接,CO2的流量為10L/min~25L/min。200A以上厚板焊接,CO2的流量為15L/min~25L/min。粗絲大規范自動焊為25L/min~50L/min。

    考慮到焊接電流較小,最終選定CO2氣體流量為8~15 L/min。

小結:焊絲直徑φ0.8 mm;焊接電流60~100 A(在等速送絲的條件下,焊接電流與送絲速度成正比);電弧電壓:18~20 V(電弧電壓與焊縫成形有關,提高電弧電壓,可使熔寬顯著增加,而熔深和加強高有所減小。但過高或過低的電弧電壓都將影響焊接過程和焊縫成形);焊接速度:15~40 m/h;焊絲伸出長度:8~10mm;CO2氣體流量:8~15 L/min;電流極性:直流反極性;回路電感:0.01~0.08 mH;產品裝配間隙見圖2所示。


自行車車架焊接工藝探討

3.4 焊接工序及流程圖

    根據目前的生產規模(月產1萬輛左右)采用半自動焊接規范,設計工序是在考慮具有裝夾工裝,由手工裝夾后實施分工序焊接的情況下制定的。

焊接工序先后示意如下:

自行車車架焊接工藝探討

    工脅問流程圖如下:


自行車車架焊接工藝探討

3.5 焊接質量的控制方法和措施

3.5.1氣孔的影響

    1、氣孔對焊縫質量的危害

    氣孔的產生對焊縫的性能有很大的影響,不僅減小焊縫的有效工作截面,使焊縫力學性能下降,而且破壞了焊縫的致密性,容易造成容器泄漏,氣孔嚴重時,會使金屬結構在工作時破壞,造成重大人身傷害,因此,我們在焊接中應避免氣孔的產生。

    2、氣孔產生的原因及防止措施

    焊縫中產生氣孔的根本原因是熔池金屬中的氣體在冷卻結晶過程中來不及逸出造成的。CO2氣保焊時,熔池表面沒有熔渣覆蓋,CO2氣流又有冷卻作用,因此,結晶較快,容易在焊縫中產生氣孔。同時如果使用化學成分不合格的焊絲、純度不符合要求的CO2氣體及不正確的焊接工藝,焊縫中就更容易產生氣孔。CO2氣保焊的氣孔一般有三種,即CO氣孔、H2孔和N2孔。

    (1)一化碳氣孔的產生

    主要是因為焊絲中脫氧元素不足,使大量的FeO不能還原而溶于金屬中,在熔池結晶時發生反應:
FeO+C= Fe+ CO↑

    這樣,所生成的CO氣體若來不及逸出,就會在焊縫中形成氣孔。此,應保證焊絲中含有足夠的脫氧元素Mn和Si,并嚴格限制焊絲中的含碳量,就可以減小產生CO氣孔的可能性。CO2氣保焊時,只要焊絲選擇適當,產生CO氣孔的可能性不大。

    (2)氫氣孔的產生

    氫的來源要是焊絲和焊件表面的鐵銹、水分和油污等雜質,以及CO2氣體中含有的水分,如果熔池金屬溶入大量的氫存在,就可能形成氫氣孔。

    為防止產生氫氣孔,應盡量減少氫的來源,焊前要適當清除焊絲和焊件表面的雜質,并需對CO2氣體進行提純與干處理。此外,由于CO2氣保焊的保護氣體氧化性很強,增加了焊接區域氧的分壓,使自由狀態的氫被氧化而生成不溶于金屬的水蒸汽,從而減弱了氫的有害作用。所以CO2氣體保護焊產生氫氣孔的可能性較小。  

    (3)氮氣孔的產生

    當CO2氣流的保護效果不好,如CO2氣流量太小、焊接速度過快、噴嘴被飛濺堵塞等,以及CO2氣體純度不高而含有一定量的空氣時,空氣中的氮就會大量熔于熔池金屬中,當熔池金屬結晶凝固時,氮在金屬中的溶解度突然降低,來不及從熔池中逸出,便形成氮氣孔。所以,必須保證保護氣流在焊接過程中穩定而可靠。

    根據以上的分析和實踐證明,CO2氣體保護焊最易產生的是氮氣孔,因氮主要來源于空氣,因此,必須加強CO2氣流的保護效果,這是防止焊縫氣孔的主要途徑。CO2氣體保護焊氮氣孔的產生與焊絲伸出長度、氣體流量、焊接速度等參數有關,因此在確保以上參數無問題的情況下,我們進行了T形接頭不同焊接位置與氣孔傾向的研究。       

3.5.2 焊接位置的影響

    結構件在生產中的焊接一般多放置于兩個位置即平焊和角焊,為了保證焊縫成形良好,對于角焊一般都放在船形位置進行焊接,對于生產工人來說,可使用大電流,操作方便,生產效率高,但試驗證明船形焊比角焊產生氣孔的傾向大。主要原因是船形焊時受熱的CO2氣體膨脹,在其壓力的作用下由高溫向低溫運動,穿過試板間隙到達背面后又折返回焊縫,受熱的CO2氣體遇低溫減緩運動速度,容易下沉卷入周圍的空氣后折返回焊縫的背面或產生紊流被熔池所吸收,當焊縫的冷卻速度大于氣體的上浮速度時,氣體就在焊縫中形成氣孔。

3.5.3 裂紋的影響

    裂紋是焊接結構最危險的一種缺陷,不僅會使產品報廢,而且還可能引起嚴重的事故,是生產中常遇到的問題,尤其是在采用的材料種類繁多,焊接結構復雜的產品中出現裂紋的可能性更大。

    目前生產中采用的低合金高強度s,其焊接性較差,而現在采用的焊接方法大都是CO2氣保焊,要合理的選擇焊接工藝,以避免缺陷的產生,如合理選擇焊接材料、預熱、后熱及焊后熱處理等,另外,焊工在實際操作時,一定要控制好焊接熱輸入,當構件在放置為船形焊時,為了提高生產率,多拿工時,焊工往往把電流調至最大,這樣構件受熱過大,會增大粗晶區脆化傾向而產生裂紋,所以,有些企業已限制工人使用大電流,并要求把船形焊改為角焊來焊接,以消除裂紋的產生。

結論:CO2氣體保護焊應保證焊絲中含有足夠的脫氧元素Mn和Si,并嚴格限制焊絲中的含碳量,就可以減小產生CO氣孔的可能性。CO2氣保焊時,只要焊絲選擇適當,產生CO氣孔的可能性不大。為防止產生氫氣孔,應盡量減少氫的來源,焊前要適當清除焊絲和焊件表面的雜質,并需對CO2氣體進行提純與干燥處理。CO2氣體保護焊產生的氣孔主要是氮氣孔,從焊接位置講CO2氣保焊船形焊時產生氣孔及裂紋傾向都大于角焊,所以在采用CO2氣保焊時應盡量采用角焊,少采用船形焊。為了防止產生裂紋,要控制好焊接熱輸入,焊接電流不宜過大。

3.6 焊后質量檢測

3.6.1 外觀檢測

    焊接接頭的外觀檢驗是一種手段簡便又應用廣泛的檢驗方法,是成品檢驗的一個重要內容,主要是發現焊縫表面的缺陷和尺寸上的偏差。一般通過肉眼觀察,借助標準樣板、量規和放大鏡等工具進行檢驗。若焊縫表面出現缺陷,焊縫內部便有催在缺陷的可能。

3.6.2 物理方法的檢驗

    采用超聲波焐耍撼聲波在金屬及其他均勻介質傳播中,由于在不同介質的界面上會產生反射,因此可用于內部缺陷的檢驗。超聲波可以檢驗任何焊接材料、任何部位的缺陷,并且能較靈敏的發現缺陷位置,但對缺陷的性質、形狀和大小較難確定。

3.7 產品的質量檢驗方法和使用的標準

3.7.1 車架振動強度

1)車架與試驗用前叉、前叉合件、鞍管組裝后,安裝在專用振動試驗機上;

2)車架安裝時,前后輪的心軸應成水平,如使用前輪與后輪直徑不同的車價應使車輪的接地點成水平;

3)裝有鞍管的車架試件, 將鞍管固定在最小插入深度標記處,然后在鞍座部位裝一個鞍形荷重座,并分別在左右吊桿上裝圓形重錘。荷重座、吊桿及重錘的總重量應符合規定的荷重量。荷重座應用夾具緊固在距鞍管頂端20mm處的中心位置;

4)中軸部位的荷重應用圓形重錘,固定在中軸部位的左右兩側;

5)前管部位的荷重用緊固螺母將重錘與重錘座固定在前管上。然后進行試驗。

6)振動計算公式:

自行車車架焊接工藝探討

式中:

G——自由落體加速度;

n——半振幅,單位為厘米(cm);

f——振動頻率,在6.6Hz~10Hz之間,但應避免其共振頻率。

7)試驗完畢后,按規定要求對試件進行目測檢驗。

3.7.2 車架沖擊強度

    將車架和實驗用前叉組合按GB 3565-2005第27章規定的方法進行試驗

4、焊接加工的經濟考慮

    CO2氣體保護焊電能消耗少,且氣體價格便宜,有利于降低產品成本;焊接時電弧加熱集中,工渴莧讓婊小,同時由于CO2氣流有較強的冷卻作用.所以焊接變形和內應力小,一般焊后無需校正以及不用清渣,因此生產率高;焊縫含氫量少,抗裂性能好;焊縫內不易產生氣孔,焊接接頭具有良好的機械性能,可提高焊接質量;焊接過程便于操作掌握。因此CO2氣體保護焊很適宜于薄板勘”凇⒐薌的焊接。該廠成功應用CO2氣體保護焊的生產實踐證明了這一點。


標簽:焊接工藝  
相關評論
免責申明:本網站旨在相互學習交流,是一個完全免費的網站,部分原創作品,歡迎轉載,部分內容來自互聯網,如果侵犯了您的權利請盡快通知我們。
Copyright?2008-2019?我愛機械制圖網???站長信箱:79075340@qq.com
亚洲国产日韩欧美高清片