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      摩托車車架的焊接變形及減小變形的措施

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      摩托車車架的焊接變形及減小變形的措施

      【摘要】:
      摩托車車架多數采用復雜管、板式焊接結構,是摩托車的支撐骨架,在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求,又要保證車輛行駛平穩,因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現變形,不但直接影響整車裝配及整車性能,還可能降低車架結構的承載能力引發事故,因此制造中限制和消除焊接變形非常重要。
        摩托車車架多數采用復雜管、板式焊接結構,是摩托車的支撐骨架,在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求,又要保證車輛行駛平穩,因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現變形,不但直接影響整車裝配及整車性能,還可能降低車架結構的承載能力引發事故,因此制造中限制和消除焊接變形非常重要??刂颇ν熊囓嚰艿暮附幼冃沃饕獜脑O計和工藝2個方面解決,現探討如何控制車架焊接變形的措施。
        1、影響車架變形的因素和焊接變形的種類
        1.1 影響因素
        影響車架焊接變形的因素有很多,主要有以下幾點:
        a)焊接工藝方法:不同的焊接方法將產生不同的溫度場,形成的熱變形也不相同。一般來說自動焊比手工焊加熱集中,受勢區窄,變形較??;CO2氣體保護焊焊絲細,電流密度大,加熱集中,變形小,比手工焊更適合于車架焊接。
        b)焊接參數(焊接電流、電弧電壓、焊接速度):焊接變形隨焊接電流和電弧電壓增大而增大,隨焊接速度增快而減小,其中電弧電壓的作用明顯。因此低電壓、高速大電流密度的自動焊變形較小。
        c)焊縫數量和斷面大?。汉缚p數量愈多,斷面尺寸愈大,焊接變形愈大。
        d)施焊方法:連續焊、斷續焊的溫度場不同,產生的熱變形也不同。通常連續焊變形較大,斷續焊變形較小。
        e)材料的熱物理性能:不同材料的導熱系數、比熱和膨脹系數等均不同,產生的熱變形不同,焊接變形也不同。
        f)焊接夾具的設計合理性:采用焊接夾具,增加了構件的剛性,從而影響到焊接變形。
        g)構件焊接程序:焊接程序能引起構件在不同組合階段剛性變化和質心位置改變,對控制構件焊接變形有很大影響。
        1.2 車架焊接變形的種類
        車架結構的焊接變形分為整體變形和局部變形,整體變形是焊接以后,整個構件的尺寸或形狀發生變化,包括縱向和橫向收縮,彎曲變形和扭曲變形等;局部變形是指焊接后構件的局部區域出現變形,包括角變形和波浪變形等。
        2、設計措施
        2.1 合理的焊縫尺寸和形式
        焊縫尺寸直接關系到車架的焊接工作量和焊接變形大小,焊縫尺寸大,焊接工作量大,焊接變形也大。因此,在保證車架承載能力的情況下,應盡量減小焊縫尺寸,但并不是說焊縫尺寸越小越好,焊縫尺寸太小,冷卻速度快,容易產生裂紋、熱影響區硬度過高等焊接缺陷;應在保證焊接質量的前提下,按板厚(管壁厚)來選取工藝上允許的焊縫尺寸。
        2.2 合理的焊縫數目
        在車架結構中力求焊縫數量合理,焊縫不宜過分集中,盡量避免2條或3條焊縫垂直交叉。有時為了減小車架質量,采用壁厚較薄的鋼管加筋板來焊接車架,以提高車架的穩定性和剛性,其實這樣既增加了構件和焊接的工作量,還因焊接變形大增加校正工時。因此,適當增加管壁厚或管徑,減少筋板,車架質量稍大一些也是比較經濟的。另外,合理選擇筋板形狀,適當安排筋板位置,也可以減少焊縫達到提高筋板加固的效果。
        2.3 合理的焊縫位置
        設計車架時,盡可能將焊縫對稱于截面中性軸,這樣能使焊縫引起的撓曲變形互相抵消;或者使焊縫接近斷面中性軸,以減少焊縫引起的撓曲。
        3、工藝措施
        3.1 反變形法
        反變形法是事先估計好焊接結構變形的大小和方向,然后在組合(點固焊)時給予一個相反方向的變形來抵消焊接變形,這是使焊后構件保持設計要求的一種工藝方法,也是車架生產中較常用的一種控制變形方法。
        因焊接變形影響因素很多,包括焊接順序、拘束度、焊接條件和接頭特征等,焊接手冊中的變形估算公式及有關圖表只能提供一個大致數值,有關變形量的確定可以參考文獻。在實際生產的工藝規范和相同條件下通過試驗來實測確定,再根據所得數據確定反變形量,并在焊胎制造中應用,可獲得比較好的效果。
        3.2 剛性固定法
        當不便采用反變形時,將零部件加以固定來限制焊接變形。車架生產中普遍采用焊接夾具定位和緊固,裝夾的剛度越大,變形越小。
        3.3 合理施焊
        CO2氣體保護焊與其它電弧焊相比,具有生產率高、焊接成本低、能耗低、適用范圍廣、抗銹能力強、焊后無須清渣等優點,所以車架采用CO2氣體保護自動(半自動)焊接。同時由于CO2氣體保護焊電弧熱量集中,加熱面積小,以及CO2氣流的冷卻作用,所以,工件的焊接變形也較小。此外,在焊接時適當降低規范,選用較低的線能量,可以有效地防止焊接變形,但線能量不能過低,否則影響焊接質量。
        3.4 合理的焊接順序
        焊接順序對焊接結構的變形有很大影響。焊接順序合理,焊接變形可以通過自由收縮,互相抵消;焊接順序不合理,焊接變形將互相疊加。為便于控制焊接變形,盡量采用對稱焊接,以使焊縫引起的變形相互抵消。焊縫不對稱的,先焊焊縫少的一側,因為焊縫越長,變形越大,先焊焊縫少的一側,可以增大焊縫多的一側施焊時焊件的結構剛度和反變形能力。
        4、焊接變形的矯正
        車架焊接過程中,雖然在車架結構設計和工藝上采取多種措施來控制施焊過程中所產生的焊接變形,但由于焊接過程的特點和車架焊接工藝的復雜性,還或多或少產生焊接變形,為此必須矯正超過設計要求的焊接變形。
        矯正工藝只限于矯正焊接構件的局部變形,如角變形、彎曲變形和波浪變形等,對于車架結構的整體變形如縱向和橫向收縮(總尺寸縮短),只能通過下料或裝配時預放余量來補償。機械矯正法是在室溫條件下,對焊接施加外力,使構件壓縮塑性變形區的金屬伸展減少或消除焊縫區的塑性變形,達到矯正變形的目的;如車架焊完后可以在矯正整形胎上矯正整形,以保證車頭管中心線與車架中心平面的垂直度。此外各部件焊完后也整形,以避免產生綜合效應。實際操作中還應注意自然時效的作用,必須通過經驗積累和嚴格檢驗手段保證矯正的精度。
        5、結論綜上所述,車架在制造過程中,焊接變形是不可避免的,只能采取有效的設計和工藝措施控制焊接變形,并對超出公差要求的焊接變形進行矯正,才能達到車架強度、使用性能及經濟性能的要求。實際生產中,只有對焊接進行全過程控制,才能更有效控制車架的焊接變形,達到保證車架尺寸精度和裝配要求的目的。
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