一、車橋及焊接工藝
1.1 車橋種類及作用
汽車車橋（又稱車軸）通過懸架與車架（或承載式車身）相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。車橋是汽車的關(guān)鍵部件之一，受力復(fù)雜。它不但承重和傳力，還承受巨大的動載荷和靜載荷所形成的彎矩和扭矩，為此要求車橋有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性。在車橋眾多焊縫中，橋殼與半軸套管的環(huán)縫焊接時關(guān)鍵，直接關(guān)系到汽車的行駛安全和乘客及司機(jī)人身安全。因此，保證焊接質(zhì)量是十分重要的。
按使用功能劃分，車橋分為驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向橋、轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和支持橋四種，如圖1所示。驅(qū)動橋的作用將發(fā)動機(jī)傳出的驅(qū)動力傳給驅(qū)動車輪，實現(xiàn)降速增扭的作用，同時改變動力傳遞的方向。轉(zhuǎn)向橋利用轉(zhuǎn)向節(jié)的擺動使車輪偏轉(zhuǎn)一定的角度以實現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向，同時承受車輪與車架之間的垂直載荷。轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋具有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動兩種功能。既具有一般驅(qū)動橋的基本部件，還具有轉(zhuǎn)向橋特有的主銷等。支持橋?qū)儆趶膭訕?，即無轉(zhuǎn)向又無驅(qū)動功能的橋。
a. 驅(qū)動橋 b. 轉(zhuǎn)向橋
c. 轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋 d. 支持橋
圖1 汽車車橋分類
1.2 車橋焊接工藝流程
驅(qū)動橋是汽車的關(guān)鍵部件之一，其焊接質(zhì)量的好壞關(guān)系到汽車的安全性問題。它不但要承重和傳力，還要承受由動載荷和靜載荷所引起的較大的彎矩和扭矩，為此要求后橋具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，這就對后橋的焊接質(zhì)量提出了很高的要求。汽車后橋由半橋殼、固定盤、后蓋、法蘭盤、半軸套管及雜件等幾部分焊接而成，如圖2所示。其焊接工序如下：
圖2 汽車驅(qū)動橋部件組成
二、 橋管與軸頭組焊的焊接工藝
2.1 部件工藝要求
在橋殼眾多焊縫中，變形軸管與橋殼的兩條環(huán)焊縫尤其關(guān)鍵，它與驅(qū)動橋殼形成一體，使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定，一起支承車架及其上的各總成質(zhì)量，同時在汽車行駛時承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。使用臥式氣動夾緊工裝，軸頭與橋管夾緊后，中心不得有傾斜現(xiàn)象；焊縫要求，無未熔合、裂紋、氣孔等缺陷，滿足熔深和疲勞韌性要求。
2.2 解決方案
2.2.1 母材材質(zhì)及坡口形狀
目前汽車車橋所用材料多為低碳鋼系列，以20鋼為主，其C和其它提高淬透性的合金元素含量較少，淬硬相比較少，冷裂傾向較小，焊接性好。
軸管的厚度在7-15毫米左右，對接焊縫坡口采用窄間隙坡口形式，減少焊縫金屬的填充量，提高焊縫組織的晶粒度和焊接效率。坡口形式如圖3所示。β角度在3度左右，R在8毫米左右。
圖3 焊縫坡口形狀 圖4 Artsen PM系列焊機(jī)
2.2.2 采用麥米電氣Artsen PM 500F逆變數(shù)字焊機(jī)和環(huán)縫專機(jī)設(shè)備。
Artsen PM系列焊機(jī)是面向?qū)I(yè)用戶設(shè)計的全數(shù)字IGBT逆變CO2/MAG/MIG多功能焊接電源，脈沖焊接的各階段參數(shù)，根據(jù)不同的工況進(jìn)行微調(diào)，可獲得更優(yōu)的焊接質(zhì)量，高速全數(shù)字控制，監(jiān)控熔滴過渡的每一個階段，精確實現(xiàn)“一脈一滴”，從而獲得穩(wěn)定幾乎無飛濺的焊接。焊機(jī)如圖4所示。
車橋軸頭雙環(huán)縫自動焊接設(shè)備，安裝兩把焊槍，并同時焊接。PLC控制，自動實現(xiàn)擺動，提升和跟蹤功能。帶有自動夾緊功能，保證工件安裝尺寸。專機(jī)圖片如圖4所示。
圖5 車橋軸頭雙環(huán)縫自動焊接專機(jī) 圖6 車軸軸頭環(huán)焊縫
產(chǎn)品焊接工藝參數(shù)：焊接層數(shù)3層，電流范圍240-270A，電壓25-28V，焊接速度0.5M/Min，焊絲直徑1.2，保護(hù)氣體80%氬氣和20%二氧化碳，焊絲型號ER50-6。焊縫照片如圖6所示。
2.3 效果對比
麥米電氣Artsen PM系列焊機(jī)可實現(xiàn)與機(jī)器人、專機(jī)配合，通過模擬或者數(shù)字兩種通訊方式，實現(xiàn)焊接控制。滿足其自動化要求。焊縫表面及周邊沒有飛濺顆粒，焊后工件表面不用清理。焊縫探傷檢測，合格率99%。疲勞韌性滿足客戶要求。
三、軸座與軸的焊接工藝
3.1 工藝要求
焊縫高度8mm；焊縫均勻，無裂紋、氣孔、夾渣、咬邊等缺陷；預(yù)熱溫度150—200℃；熔深大于0.5mm，焊縫洛氏硬度小于78HB，熱影響區(qū)洛氏硬度小于83HB。焊接工序質(zhì)量參數(shù)：電流260—300，電壓28—31，焊絲直徑1.2，材質(zhì)為ER70S—6，80%氬氣和20%二氧化碳混合氣體，氣體流量18—25L/Min，直流反接，干伸長15—20mm。工件焊接位置，如圖7所示。
圖7 軸座與軸焊接位置圖
3.2 解決方案
客戶早先使用的焊機(jī)是晶閘管焊機(jī)，電流類型是直流，電流在260時，飛濺大，工件表面有大顆粒飛濺物，焊后需要清理。現(xiàn)采用麥米電氣Artsen PM 500F焊機(jī)，利用脈沖模式，實現(xiàn)焊接過程中無飛濺焊接?，F(xiàn)場焊接圖，如圖8所示。
圖8 軸座與軸焊接現(xiàn)場
3.3 效果對比
與之前的直流焊機(jī)對比，飛濺量減少了80%以上，整體焊接效率提高30%。減少打磨的勞動強(qiáng)度。焊縫合格率在98%以上。
四、車橋加強(qiáng)環(huán)及橋殼蓋焊接
4.1 工藝要求
在橋殼眾多焊縫中，變形軸管與橋殼的兩條環(huán)焊縫尤其關(guān)鍵，它與驅(qū)動橋殼形成一體，使左右驅(qū)動車輪的軸向相對位置固定，一起支承車架及其上的各總成質(zhì)量，同時在汽車行駛時承受由車輪傳來的路面反作用力和力矩，并經(jīng)懸架傳給車架。使用臥式氣動夾緊工裝，軸頭與橋管夾緊后，中心不得有傾斜現(xiàn)象；焊縫要求，無未熔合、裂紋、氣孔等缺陷，滿足熔深和疲勞韌性要求。
4.2 解決方案
在橋殼焊接作業(yè)中，橋殼后蓋先點焊固定，然后通過變位機(jī)帶動橋殼后蓋圓周旋轉(zhuǎn)，變位機(jī)傾斜45度，焊槍居中。從工藝角度分析，產(chǎn)生缺陷主要有以下幾個方面：1）焊接參數(shù)不合理，電流電壓過低，導(dǎo)致未熔合或者熔深不足；2）焊接速度過快，熱輸入過小，導(dǎo)致未熔合或者熔深不足；3）橋殼蓋在進(jìn)行裝配后蓋外圓與中間定位孔同軸度不好，導(dǎo)致焊槍偏離焊縫，產(chǎn)生一邊未熔合或者熔深不足的缺陷。橋殼蓋焊接示意圖，如圖9所示。
圖9 橋殼焊接示意圖
根據(jù)客戶工藝需求，此焊縫焊接采用麥米電氣Artsen CM 500直流焊機(jī)。該系列產(chǎn)品搭載“特殊能量控制的短路過渡”控制工藝，該工藝通過實時控制焊接電流和電壓，調(diào)節(jié)熔滴過渡特性和熔滴形狀，從而改善焊縫成型，提高焊接速度，減小焊接飛濺。
圖10 客戶現(xiàn)場橋殼焊接照片
焊接工藝為，焊接電流300—320，電壓29—32，焊絲直徑1.2，材質(zhì)為ER70S—6，80%氬氣和20%二氧化碳混合氣體，氣體流量18—25L/Min，直流反接，干伸長15—20mm，焊接速度420mm/min。
4.3 效果對比
Artsen CM 500焊機(jī)，比普通焊機(jī)提供更穩(wěn)定的焊接電流電壓輸出，電弧的穩(wěn)定性和抗干擾性更強(qiáng)。在焊接碳鋼中厚板時，能夠?qū)崿F(xiàn)飛濺量較低，熔深較深的焊接。能夠與機(jī)器人或者專機(jī)配套。產(chǎn)品的合格率在99%以上。
五、車橋凸縫盤焊接
5.1 工藝要求
車軸上的兩個固定環(huán)，四條環(huán)角焊縫同時起弧焊接。要求熔深大于2mm，焊腳尺寸大于10mm，焊縫平整光滑，無咬邊、裂紋、氣孔、未焊透等缺陷。固定環(huán)的自動焊采用Artsen Plus 500P系列焊機(jī)，4槍同時焊接設(shè)備。具有快速到位、自動調(diào)節(jié)的功能。該專機(jī)如圖11所示。
圖11 四槍環(huán)縫焊接設(shè)備
5.2 解決方案
麥米電氣Artsen Plus系列焊機(jī)具有電弧挺度高、指向性好、焊接電弧穩(wěn)定、抗干擾能 力強(qiáng)等特點；可實現(xiàn)多槍同時焊接，解決了以往多槍同時焊接時發(fā)生干擾問題。電弧壓力提高，焊接熔深比普通脈沖熔深大。焊縫成型及熔深尺寸如圖12所示。該系列電源還具有熔滴尺寸均勻，弧長短而穩(wěn)定，熔池擾動低，氣孔概率小等特點。圖13對比了該電弧與普通電弧的區(qū)別。此外該系列電源大幅降低對焊接外件的損耗，延長了導(dǎo)電嘴的使用壽命，由原來的一天換一次，提高到3天換一次；噴嘴清理的次數(shù)也由原來的半天清理一次，提高到現(xiàn)在2天清理一次。
圖12 焊縫成型及熔深尺寸
a. 普通脈沖 b. 短弧脈沖
圖13 Artsen Plus焊機(jī)短弧脈沖與普通脈沖對比
5.3 效果對比
該四槍專機(jī)系統(tǒng)，采用了麥米電氣Artsen Plus焊機(jī)，不僅解決多槍干擾問題，而且給客戶生產(chǎn)提高了效率，減少了易損件的損耗。導(dǎo)電嘴和噴嘴等物品的損耗量降低3到4倍，焊縫的合格率幾乎達(dá)到100%。
六、總結(jié)
采用上述麥格米特焊機(jī)和焊接設(shè)備，使汽車后橋的生產(chǎn)批量增加，焊接質(zhì)量大大提高；不僅改善了工人的作業(yè)環(huán)境，而且降低了工人勞動強(qiáng)度，節(jié)約能源，減少材料消耗，降低生產(chǎn)成本。麥格米特一直致力于不斷滿足與超越客戶的期望，不斷加大對研發(fā)的投入和持續(xù)創(chuàng)新，提供盡善盡美的技術(shù)和產(chǎn)品，為客戶提供最佳解決方案。
