基于鍍鉻連桿焊后焊核融合度下降的工藝優(yōu)化

曾力哲

（成都九鼎科技(集團(tuán))有限公司，四川成都610100）

基于鍍鉻連桿焊后焊核融合度下降的工藝優(yōu)化

曾力哲

（成都九鼎科技(集團(tuán))有限公司，四川成都610100）

在汽車減振器連桿點(diǎn)焊過(guò)程中，第一次支撐座點(diǎn)焊后，在另一側(cè)進(jìn)行再次點(diǎn)焊，第一次焊點(diǎn)處由于受熱受力等出現(xiàn)脆崩，導(dǎo)致支撐座和連桿輕微分離，焊核融合度大大下降，出現(xiàn)焊接不穩(wěn)定等質(zhì)量問(wèn)題。在連桿點(diǎn)焊工藝中，首次提出在第一次焊點(diǎn)處采用二次點(diǎn)焊解決焊核融合度下降的問(wèn)題。針對(duì)二次點(diǎn)焊后連桿質(zhì)量問(wèn)題，使用對(duì)比試驗(yàn)，采用點(diǎn)焊焊接融合度、點(diǎn)焊拉脫力、連桿點(diǎn)焊處壓彎彎度等三個(gè)參數(shù)及金相組織結(jié)構(gòu)分析，確定二次點(diǎn)焊技術(shù)對(duì)連桿焊接總成質(zhì)量有顯著提高。

減振器；連桿；二次點(diǎn)焊；工藝優(yōu)化

0　前言

減振器作為汽車整車的一種零部件，年產(chǎn)量為幾千萬(wàn)支，國(guó)內(nèi)汽車減震器骨干企業(yè)年產(chǎn)量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)支。決定減振器優(yōu)劣的核心部件之一——連桿焊接總成的焊接性能的優(yōu)劣直接影響整車的安全性能和使用壽命。轎車使用的是麥弗遜式減振器，為保證連接強(qiáng)度，連桿與支撐座的焊接多采用點(diǎn)焊工藝。點(diǎn)焊是電阻焊的一種，其原理是被焊工件壓緊于兩電極之間，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合，是一種高速、經(jīng)濟(jì)的連接方法。點(diǎn)焊已廣泛用于汽車、摩托車、航空航天、家具等行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

1　連桿點(diǎn)焊存在的問(wèn)題

麥弗遜式減振器連桿焊接過(guò)程中，采用點(diǎn)焊工藝，對(duì)圓形支撐座進(jìn)行四點(diǎn)均布焊接，如圖1所示。第一次支撐座點(diǎn)焊后，在另一側(cè)進(jìn)行第二次點(diǎn)焊，連桿總成往往會(huì)出現(xiàn)微脆崩聲，目測(cè)第一次焊點(diǎn)處支撐座和連桿輕微分離。撕裂焊點(diǎn)，可以觀察到第一次焊接處焊點(diǎn)融合度由于受熱受力等出現(xiàn)脆崩，如圖2所示，連桿焊接總成的拉脫力達(dá)不到工藝要求。針對(duì)上述問(wèn)題，提出焊點(diǎn)蹦脆以后在焊點(diǎn)處再次補(bǔ)焊，即二次點(diǎn)焊連桿與緩沖座。在5A05型鋁合金焊接時(shí)，也曾經(jīng)采用過(guò)二次焊接進(jìn)行工藝改進(jìn)。先進(jìn)行一次“硬規(guī)范”點(diǎn)焊，后進(jìn)行一次“軟規(guī)范”點(diǎn)焊，宏觀金相熔核成形良好，沒(méi)有裂紋、縮松、縮孔、核心偏移等缺陷，在一定程度上改善了5A05型鋁合金電阻焊接性能[1]。二次焊接不僅可用于厚板焊接，而且在凸焊螺母、凸焊螺釘、酸洗件焊接及雙層和多層板料實(shí)驗(yàn)中，都得到了較好的焊接效果[2]。

圖1　連桿焊接點(diǎn)示意

圖2　蹦脆后的焊接點(diǎn)

從工程實(shí)踐角度出發(fā)，將二次焊接技術(shù)運(yùn)用于連桿焊接總成，解決了第一次連桿焊接后支撐座焊核融合度下降的問(wèn)題，并對(duì)二次焊接后連桿質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)研究，以期對(duì)連桿焊接總成的實(shí)際生產(chǎn)與提高連桿點(diǎn)焊質(zhì)量提供參考。

2　試驗(yàn)材料及方法

2.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為一種工業(yè)生產(chǎn)的直徑22 mm的連桿。其主要工藝為冷拉材（45號(hào)鋼）—下料—校直—淬回火—校直—磨削加工—電鍍鉻—除氫處理，表面硬度要求48～53 HRC。經(jīng)過(guò)加工后的連桿化學(xué)成分如表1所示。

表1　試驗(yàn)所用連桿化學(xué)成分％

2.2試驗(yàn)設(shè)備

采用型號(hào)為DN-100的氣動(dòng)點(diǎn)焊機(jī)，焊接工藝參數(shù)如表2所示。焊接時(shí)調(diào)整上下電極，使焊點(diǎn)上下對(duì)正。

表2　點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊參數(shù)

2.3試驗(yàn)步驟

（1）收集出現(xiàn)脆裂后需要二次點(diǎn)焊的連桿。

（2）在同一臺(tái)設(shè)備、同一組焊接參數(shù)下，進(jìn)行點(diǎn)焊正常連桿和二次點(diǎn)焊出現(xiàn)焊后脆裂的連桿。

3　試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1點(diǎn)焊焊核融合度對(duì)比

點(diǎn)焊焊核狀態(tài)見(jiàn)圖3，其狀態(tài)對(duì)比見(jiàn)表3。

由表3可知，進(jìn)行二次點(diǎn)焊的連桿焊接總成焊核狀態(tài)最好。

圖3　點(diǎn)焊焊核狀態(tài)對(duì)比

3.2點(diǎn)焊拉脫力對(duì)比

工藝要求此類型連桿總成焊接強(qiáng)度大于等于24 500 N。正常焊接的檢驗(yàn)焊接強(qiáng)度達(dá)到30 000 N。進(jìn)行二次焊接的連桿，焊接處拉脫力達(dá)到40 000 N以上，如表4所示。

表4　焊點(diǎn)拉脫力

3.3連桿點(diǎn)焊處壓彎彎度對(duì)比

分別驗(yàn)證正常點(diǎn)焊和進(jìn)行二次點(diǎn)焊后連桿焊接處的最大失效撓度，如表5所示。編號(hào)1、2為二次點(diǎn)焊連桿，編號(hào)3、4為正常點(diǎn)焊連桿。

表5　斷裂時(shí)最大失效撓度

由表5可知，正常焊接和二次點(diǎn)焊的壓彎失效撓度無(wú)明顯差異。所以二次點(diǎn)焊并不影響焊接處最大失效撓度。

3.4二次點(diǎn)焊斷裂處金相組織分析

由于點(diǎn)焊造成的瞬時(shí)高溫將組織進(jìn)行了淬火，形成粗大的馬氏體和貝氏體[3]，晶粒粗大并且部分晶界因?yàn)檫^(guò)燒而氧化，同時(shí)外表面的鉻擴(kuò)散滲入在晶界處形成網(wǎng)狀，進(jìn)一步弱化了晶界，增加了脆性，電鏡分析該區(qū)域沿晶界斷裂也證實(shí)了這點(diǎn)[4]。該脆性薄弱區(qū)在一定外力作用下易在此處發(fā)生斷裂（壓彎試驗(yàn)有效地證明了這一點(diǎn)）。設(shè)計(jì)過(guò)程中點(diǎn)焊區(qū)域應(yīng)該是未鍍鉻區(qū)域[5]。

圖4　壓彎試驗(yàn)后的連桿

在進(jìn)行壓彎實(shí)驗(yàn)后，有必要對(duì)二次點(diǎn)焊的連桿斷裂處進(jìn)行金相組織分析。圖5為二次點(diǎn)焊焊接點(diǎn)形貌。圖6為二次焊接處微觀形貌特征，從微觀圖可得，焊點(diǎn)區(qū)為板條馬氏體；熱影響區(qū)為淡黃色馬氏體（自回火）+粒狀碳化物；淬硬層為回火馬氏體+鐵素體+殘余奧氏體；芯部為鐵素體+珠光體。各區(qū)域并沒(méi)有因?yàn)槎吸c(diǎn)焊而大面積的改變金相組織結(jié)構(gòu)，壓彎實(shí)驗(yàn)中正常點(diǎn)焊與二次點(diǎn)焊連桿的最大失效撓度無(wú)明顯差異也應(yīng)證了這點(diǎn)。

圖5　二次焊接點(diǎn)形貌

連桿點(diǎn)焊以后，應(yīng)適當(dāng)降低點(diǎn)焊溫度，防止過(guò)高溫度造成局部組織過(guò)燒[5]。無(wú)論是實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，還是從試驗(yàn)來(lái)看，連桿斷裂裂紋絕大部分發(fā)生在焊點(diǎn)處。無(wú)論是正常點(diǎn)焊，還是二次點(diǎn)焊，都建議增加焊后回火工藝。

4　結(jié)論

通過(guò)以上試驗(yàn)與分析，對(duì)連桿焊核融合度下降的工藝優(yōu)化如下：

（1）通過(guò)以上三個(gè)試驗(yàn)對(duì)比與金相組織分析，二次點(diǎn)焊連桿不僅滿足以上三個(gè)參數(shù)（點(diǎn)焊焊接融合度、點(diǎn)焊拉脫力、連桿點(diǎn)焊處壓彎彎度）要求，通過(guò)金相分析，組織也無(wú)明顯變化。所以減振器中的連桿焊接總成在加工過(guò)程中應(yīng)采用二次點(diǎn)焊工藝，以提高連桿焊接總成產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）在采用二次點(diǎn)焊時(shí)，通過(guò)控制點(diǎn)焊溫度，增加焊后回火工藝，降低連桿斷裂風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提高連桿焊接總成質(zhì)量。

圖6　微觀形貌特征

[1]張澤，張強(qiáng).5A05鋁合金電阻焊接二次焊接工藝研究[J].中國(guó)鐵路，2012（2）：60.

[2]魏國(guó)旗，楊傳高.點(diǎn)焊質(zhì)量分析及二次焊接在白車身上的應(yīng)用[J].陜西汽車，2001（3）：18.

[3]吳連生.失效分析技術(shù)及其應(yīng)用——第二講斷裂分類及韌脆斷裂的轉(zhuǎn)變[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，1995，31（6）：57-61.

[4]吳連生.失效分析技術(shù)及其應(yīng)用——第六講韌性與脆性斷裂的顯微形貌特征[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，1995，31（5）：59-61.

[5]鄭曉敏.減振器連桿斷裂失效分析[J].理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè)，2005，41（10）：520.

Optimization of process based on decline of weld nuclear fusion degree after spot-welding of chrome connecting rod

ZENG Lizhe
（Chengdu Jiuding Technology（Group）Co.，Ltd.，Chengdu 610100，China）

This paper applies connecting rod welding process in automobile shock absorber，after the first supporting seat spot，on the other side of spot welding，first solder joints brittle collapse due to thermal and stress，leading to slight separation of support seat and a connecting rod,huge decline in welding nuclear fusion，appearance of the problems of unstable quality.In spot welding technology of connecting rod，in order to solve falling of welding fusion，the second spot welding is put forward for the first time at the first solder joints.For quality problems of the second spot weld,comparative test is used in this paper，by using three parameters spot weld fusion，pull off force of spot welding，spot welding rod at the pressure curved degree etc and metallographic structure analysis，determining that the quality of connecting rod welding assembly has improved significantly for the second spot welding technology.

shock absorber；connecting rod；the second spot welding；process optimization

TG457

A

1001－2303（2016）02－0105-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.02.24

2015－06－17

曾力哲（1986—），男，四川內(nèi)江人，碩士，主要從事焊接與裝配工藝研究工作。