淺析輕型汽車(chē)后橋橋殼焊接工藝

楊陽(yáng) 陳龍 李柯 劉新亞

河南奔馬股份有限公司 河南省許昌市 461500

1 引言

后橋是汽車(chē)的關(guān)鍵零部件之一，其焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到汽車(chē)的安全性問(wèn)題，它不但要承重和傳力，還要承受由動(dòng)載荷和靜載荷所引起的較大的彎矩和扭矩，為此要求后橋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性，這就對(duì)橋殼的焊接質(zhì)量提出了很高的要求，進(jìn)而來(lái)滿(mǎn)足橋殼的使用功能。

2 沖焊橋殼的基本結(jié)構(gòu)形式

我公司生產(chǎn)的橋殼的基本結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，兩端半軸套管材料為45，橋殼上、下片材料為Q345，板厚為8mm；橋殼后蓋材料為Q235，板厚為4mm。

3 焊接工藝性分析及方案制定

橋殼母材采用Q345板材沖壓而成，Q345為低合金結(jié)構(gòu)鋼，它比Q235類(lèi)型的低碳鋼抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度高一等級(jí)，具有良好的可焊性。半軸套管是該汽車(chē)后橋的重要組成部件，連接橋殼中段和兩端法蘭盤(pán)，因此，需要有較高的剛性和耐磨性。我司半軸套管采用45，45屬于中碳鋼，此種材料具有較好塑性，但焊接性較差，空冷時(shí)焊縫熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)針狀馬氏體組織，硬度大，塑性差，易產(chǎn)生脆性斷裂，而且可供選擇的焊接規(guī)范非常小，當(dāng)電流過(guò)小時(shí)則熄弧，焊縫成形不良，電流過(guò)大時(shí)則咬邊，冷卻速度稍大時(shí)則產(chǎn)生熱裂紋[1]。因此，為提高焊接接頭的綜合性能，在焊接過(guò)程中需要控制焊接線能量及焊接接頭含氫量[2]，焊前需要預(yù)熱，焊后需要緩冷。

考慮到焊接接頭的綜合性能和生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)過(guò)程中我公司采用了生產(chǎn)效率高、便于機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)、焊縫中含氫量少的CO2氣體保護(hù)焊的焊接方法。

4 焊接方法及焊材選用

由于橋體的母材材質(zhì)分別為Q345和45鋼，我公司選用氣體保護(hù)焊實(shí)心焊絲ER50-6，Φ1.2mm焊絲，采用富氬（Ar（80%）+CO2（20%））氣體保護(hù)焊作為橋體的焊接方法。CO2氣體純度達(dá)到99.5%以上，Ar氣體純度達(dá)到99.9%以上。

5 焊接工藝及要求

4.1 焊前處理

（a）坡口制備

①為了保證坡口的平整和無(wú)裂紋、分層、夾雜等缺陷，設(shè)計(jì)母材上下片對(duì)接邊緣坡口型式如下圖2，并采用冷加工方法進(jìn)行加工。坡口角度α：60～65°，根部間隙b：0～1mm，鈍邊為 c：0～2mm。

②在母材與半軸套管對(duì)接邊緣開(kāi)V型坡口如下圖3所示，并采用冷加工方法進(jìn)行加工，坡口角度α：65°～75°，根部間隙b：4～5mm，鈍邊為c：0～2mm；半軸套管坡口邊到軸肩的距離：d≥12mm。

（b）坡口表面及兩側(cè)（以離坡口邊緣的距離計(jì)算20mm）應(yīng)將水、鐵銹、油污、積渣和其它有害雜質(zhì)清理干凈。

圖1 橋殼基本結(jié)構(gòu)

圖2 橋殼上下片組對(duì)

圖3 橋殼與半軸套管組對(duì)

（c）為防止粘附焊接飛濺，坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)涂刷防飛濺劑。

（d）焊絲進(jìn)行除油、銹、烘干處理，并保持保護(hù)氣體干燥、純凈。

4.2 組焊流程，見(jiàn)圖4

4.3 施焊過(guò)程控制

（1）橋殼Y型焊縫焊接一般坡口為60°，焊接示意圖如圖3所示，打底焊焊后應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行檢查，不得出現(xiàn)焊穿、漏焊等缺陷，對(duì)缺陷及時(shí)修補(bǔ)并去除焊渣和浮銹層，合格后進(jìn)行下一層焊縫的焊接，要求焊透率為75%以上，焊縫余高2～3mm，焊縫寬度12mm左右。

（2）半軸套管環(huán)縫焊接一般坡口為60°，焊接示意圖如圖5，為防止焊接冷裂紋，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱方式采用氧乙炔中性焰加熱，預(yù)熱溫度150℃～250℃，重點(diǎn)偏向45鋼一側(cè)，范圍在焊縫兩側(cè)各100mm內(nèi)，焊接過(guò)程中嚴(yán)格控制層間溫度。

圖5 Y型焊縫形式

圖6 半軸套管環(huán)焊縫形式

焊接時(shí)應(yīng)對(duì)焊縫附近螺紋孔進(jìn)行防護(hù)，避免進(jìn)入焊渣、飛濺，要求焊透率100%，焊縫寬度12mm左右，焊縫余高2～3mm。

（3）橋殼定位點(diǎn)焊附件：點(diǎn)焊時(shí)電流要調(diào)大一些，一般要求焊縫高3～4mm、焊縫長(zhǎng)為20～30mm。

（4）橋殼后蓋及主減固定板焊接：一般為角焊縫，焊縫高3～8mm，要求焊透率為75%以上。

4.4 焊后處理

焊后清理干凈焊縫表面的氧化皮及周邊的焊接飛濺。如出現(xiàn)焊縫成型差、有缺陷、焊接不到位等情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)焊、修磨等措施進(jìn)行處理。

橋殼與半軸套管環(huán)縫焊后應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，溫度為600℃～650℃。可在焊接過(guò)程中用錘擊法減小焊接應(yīng)力，焊后用氧乙炔中性火焰加熱焊縫緩冷，避免熱裂紋的產(chǎn)生。

5 橋殼焊接質(zhì)量及檢測(cè)要求

（1）焊接三角板、直縫焊、后蓋、加強(qiáng)圈等焊透率為75%以上，檢測(cè)方法為焊縫剖開(kāi)后用20倍放大鏡檢測(cè)。

（2）對(duì)橋殼與半軸套管對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行超聲波100%全探傷，達(dá)到關(guān)鍵焊縫Ⅱ級(jí)質(zhì)量要求。

（3）后橋總成氣密性檢測(cè)100%全檢測(cè)。由于后橋殼密封性要求較高，所以一般采用高壓充氣后浸液試漏檢驗(yàn)，如果出現(xiàn)焊接不良導(dǎo)致滲漏，需進(jìn)行補(bǔ)焊焊接，直至不再滲漏為止。

（4）大批量生產(chǎn)時(shí)，每月需隨機(jī)抽樣1根當(dāng)月生產(chǎn)的后橋殼總成，對(duì)其軸管環(huán)焊縫進(jìn)行切片取樣，用20倍放大鏡檢測(cè)環(huán)焊軸管焊透率為100%，并檢查其熱影響區(qū)的金相組織、硬度。

（5）橋殼總成垂直彎曲疲勞臺(tái)架試驗(yàn)必須達(dá)到國(guó)家汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《QC/T534-1999汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)》中規(guī)定：取其中值疲勞壽命不低于80萬(wàn)次，試驗(yàn)樣品中最低不得低于50萬(wàn)次的國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我司汽車(chē)后橋橋殼焊接工藝流程進(jìn)行描述，表明了汽車(chē)后橋橋殼焊接的關(guān)鍵工藝要求，采用此工藝保證了橋殼的焊接質(zhì)量，達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

圖4 組焊流程