淺析PLC控制下的汽車車橋技術(shù)

王金海

摘 要：隨著科技水平的不斷提升，我國汽車產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了長足發(fā)展。作為汽車底盤行駛系中不可或缺的一部分，車橋在發(fā)揮作用過程中，會受到來自多個方面的壓力，同時還要承受對應的扭矩、彎炬。因而，倘若車橋焊接性能不理想，勢必會在汽車運行過程中，給行車人員及汽車本身帶來不利的影響，以及引發(fā)交通安全事故。基于此，本文從PLC控制系統(tǒng)的原理特征著手，分析了PLC控制下的車橋焊接性及焊接結(jié)構(gòu)，最后探討了PLC控制下汽車車橋焊接工藝優(yōu)化，旨在為為提升汽車行駛的安全性、可靠性，促進汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng) 車橋 焊接工藝

Analysis of Automobile Axle Technology under PLC Control

Wang Jinhai

Abstract：With the continuous improvement of the level of science and technology， China's automobile industry has achieved rapid development. As an indispensable part of the automobile chassis driving system， the axle will be subjected to pressure from many aspects in the process of functioning， and at the same time， it will also bear the corresponding torque and bending torch. Therefore， if the welding performance of the vehicle axle is not ideal， it will inevitably bring adverse effects to the drivers and the vehicle itself during the operation of the vehicle， and cause traffic accidents. Based on this， this article starts from the principle characteristics of the PLC control system， analyzes the weldability and welding structure of the vehicle axle under the control of the PLC， and finally discusses the optimization of the welding process of the vehicle axle under the control of the PLC， which aims to improve the safety and the reliability of the vehicle， and provide some help to promote the sustainable and healthy development of the automobile industry.

Key words：PLC control system， vehicle axle， welding technology

1 引言

汽車車橋是汽車底盤行駛系中至關(guān)重要的一個部件，其不僅要承重、傳力，還要承受超大動靜載荷所帶來的扭矩、彎矩，所以對其強度、韌性以及剛度等指標提出了十分嚴格的要求。長期以來，在汽車車橋制造產(chǎn)業(yè)中一直采用手動焊接的生產(chǎn)方式，該種方式生產(chǎn)的車橋不僅在焊縫成型效果上暴露出很大的不足，極易造成焊縫成型不均勻、扭曲情況，同時其焊縫處還難以承受過大的壓力，極易引發(fā)焊件斷裂等問題。現(xiàn)如今，汽車車橋的焊接工藝已邁入進自動化階段，進一步提升焊接質(zhì)量、深化自動化焊接技術(shù)儼然成為車橋生產(chǎn)領(lǐng)域的必然趨勢。PLC技術(shù)作為一項依托編程來實現(xiàn)自動控制的技術(shù)，具備諸多優(yōu)點，將其應用于汽車車橋焊接工藝中，可顯著提升汽車車橋焊接工藝的安全性、穩(wěn)定性[1]。因而，本文將對PLC控制下的汽車車橋技術(shù)進行探索研究。

2 PLC控制系統(tǒng)

在PLC控制系統(tǒng)實際設(shè)計中，處理好PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計問題至關(guān)重要。這是因為這一程序是PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)有序運行的重要前提。PLC控制系統(tǒng)主要由自動控制系統(tǒng)、主動控制系統(tǒng)構(gòu)成，該兩個系統(tǒng)在運行時是相互獨立工作的，兩者之間不會發(fā)生相互干擾的情況，同時焊接的三個主要槍頭模式也不會發(fā)生焊接時的重疊情況。PLC控制下開展車橋焊接工作，倘若某個焊接接頭引發(fā)不良的故障問題，則另外的焊接頭將會繼續(xù)運行，從而保證焊接工作的有序進行，確保車橋焊接件質(zhì)量滿意。對于PLC控制系統(tǒng)的運行原理而言，車橋的焊接質(zhì)量直接影響著車輛的駕駛安全，特別是后橋橋殼焊接的質(zhì)量更是至關(guān)重要，所以在實際焊接時采用的焊接設(shè)備主要包括焊機、送絲機構(gòu)、控制柜等重要部分，其中焊機在運行過程中，采用的是二氧化碳氣體自動保護焊接法，在運行中PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對焊接工藝運行狀況的全面控制[2]。相關(guān)工作人員僅需在PLC控制系統(tǒng)中輸入所需焊接的對應參數(shù)及焊接狀態(tài)后，系統(tǒng)便可結(jié)合輸入的信息，及依據(jù)自身的邏輯計算公式，開展相應的計算，進一步在命令執(zhí)行時對焊機運行流程開展全面有效控制。PLC控制系統(tǒng)在實際應用中表現(xiàn)出突出的通用性、可控制性特征，以此可為焊接工作人員操作提供極大便利。PLC控制下的汽車車橋焊接步驟，第一應開啟自動焊接指令，進而保證作業(yè)平臺可實現(xiàn)上升、固定。接著，基于升降氣缸的作用，焊接槍可對有待焊接的元件部位開展自動焊接處理。同時，焊接槍還可對焊接縫的部位開展擺動性焊接，進而實現(xiàn)對相對難焊接的焊接縫的有效處理，防止該部位出現(xiàn)焊接問題。最后，在焊接結(jié)束后，基于PLC控制系統(tǒng)控制，使各項設(shè)備元件逐步恢復至焊接前的狀態(tài)，以此便實現(xiàn)了一個循環(huán)的焊機處理。

3 PLC控制下的車橋焊接性及焊接結(jié)構(gòu)

3.1 PLC控制下的車橋焊接性

現(xiàn)階段，汽車車橋所采用的焊接材料為低碳鋼系列，主要為20鋼，結(jié)合其化學成分而言，焊接材料中碳含量偏低，同時其他可提升淬透性的合金元素也相對有限，所以在冷卻時可獲取的淬硬相對較少，并且不會發(fā)生顯著的冷裂與熱裂傾向，可實現(xiàn)良好的焊接性能。另外，該種焊接材料在添加合金時主要添加錳元素，所以錳的含量相對較大，同時在冶煉時還對硫元素進行了合理控制，以此可有效減少低熔點共晶物的形成，并可有效防止熱裂紋的形成。所以，該種焊接材料在汽車車橋中的應用鮮有發(fā)生冷裂、熱裂的情況，并且一系列焊接方法均適用于該種材料的焊接[3]。值得一提的是，為保證生產(chǎn)效率，當前汽車車橋的焊接方法普遍采用二氧化碳氣體保護焊接法。二氧化碳氣體保護焊接法憑借其高效便捷的優(yōu)勢，現(xiàn)如今已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。二氧化碳氣體保護焊接法具備可靠的電弧穿透力，同時其生存率可達到焊條電弧的1～3倍。二氧化碳氣體保護焊接法所采用的短路過渡技術(shù)可實現(xiàn)對汽車車橋的全面焊接，同時焊接迅速、焊接變形小;因為二氧化碳氣體價格低，加之焊接前對焊件處理較為簡單，所以其焊接成本不及焊條電弧焊、埋弧焊的一半;二氧化碳氣體保護焊接法可有效實現(xiàn)自動化、機械化，在汽車車橋焊接時還可縮減對場地、設(shè)備等的反復投入而降低成本，并且可收獲滿意的生產(chǎn)效率。

3.2 PLC控制下的車橋焊接結(jié)構(gòu)

汽車底盤行駛系主要由車架、懸架以及車橋等部分構(gòu)成，通過將這些部分連接在一起，并在它們的兩側(cè)裝置汽車車輛，便可實現(xiàn)汽車的運行。經(jīng)由對該部分元件進行焊接處理后，便可使車橋可有效發(fā)揮其支撐車身、傳遞載荷的作用。在該結(jié)構(gòu)焊接處理時，要求對焊接接頭的應力情況予以著重把握，防止在焊接處理時因為該部位焊接應力不足，而造成引發(fā)焊接結(jié)構(gòu)的完整性受到影響的情況。與此同時，在該結(jié)構(gòu)焊接處理時，應對車橋整體的應力應變有限元進行模擬分析，經(jīng)分析可得出，三段式連接的中部連接部位存在突出的應力集中情況，這是因為連接部分存在相對大的縫隙，焊接接頭的應用會一定程度上影響結(jié)構(gòu)的完整性進而造成應力突變，加之焊接過程是一個驟冷驟熱的過程，焊縫金屬凝固過程為非平衡結(jié)晶，不少殘余應力難以及時消解，留存在結(jié)構(gòu)內(nèi)部最終引發(fā)應力集中情況?；趯嚇蛘w應力應變有限元的模擬分析，焊接人員便可實現(xiàn)對車橋?qū)嶋H負載情況的有效把握，進一步在焊接過程中，可結(jié)合負載情況，保證焊接處理的有序進行。

4 PLC控制下汽車車橋焊接工藝優(yōu)化

基于前文分析不難發(fā)現(xiàn)，汽車車橋的焊接工藝重要影響著汽車行駛的安全性、可靠性。所以，推進對汽車車橋焊接工藝優(yōu)化的探索研究有著十分重要的實際意義，不僅可提升汽車汽車生產(chǎn)的質(zhì)量、效益，還可推動汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。PLC控制下采用的汽車車橋焊接材料以焊接性能佳的低碳鋼系列為主，然而因為在焊接時會留存不少殘余應力，使得焊接質(zhì)量難以得到有效保證，為解決這一問題，要求對汽車車橋焊接工藝進行有效優(yōu)化。首先，推進PLC控制與二氧化碳氣體保護焊接法的有機融合，使PLC控制的反應迅速、體積小、通用性、可控制性等優(yōu)勢可得到充分發(fā)揮，進而切實提升汽車焊接工作的質(zhì)量、效率?；趯LC控制與二氧化碳氣體保護焊接法的有機融合，依托PLC控制技術(shù)對焊接處理中起弧、穩(wěn)弧、息弧等環(huán)節(jié)進行有效準確地控制，以此確保汽車車橋焊接工作的準確性，進一步提升汽車焊接工作的質(zhì)量、效益。其次，還應開展好對焊接工裝架夾的改良工作，通過對其進行精確的調(diào)整，以保證其在焊接工作中可準確地對工件進行夾緊、定位，進而保證微觀層面焊接縫隙的準確性。最后，在焊接處理前，還應開展好對相關(guān)工藝、數(shù)據(jù)的調(diào)試工作，使焊接工藝參數(shù)得到充分優(yōu)化。理想的焊接工藝參數(shù)范圍具體如下：焊接速度控制在0.1～0.5m/s，電壓控制在20～25V，電流控制在2×500A，焊條型號為Ho8Mn2SiA，焊條直徑控制在1.2mm，氣體流量控制在15～20L/s，氣源壓力控制在0.4MPa，電機轉(zhuǎn)速控制在1350轉(zhuǎn)/s[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在汽車行駛時，汽車車橋的質(zhì)量重要影響著汽車的整體質(zhì)量及行車人員的人身安全，而汽車車橋質(zhì)量則取決于汽車車橋的焊接質(zhì)量。作為汽車底盤行駛系中受力最為復雜的一個組成部分，汽車車橋韌性、強度以及剛度直接影響著汽車的行駛安全。PLC控制技術(shù)在實際應用中表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡單、編程便捷、性能佳等一系列優(yōu)點，因而在對汽車車橋的焊接處理中，應引入PLC控制系統(tǒng)，對車橋焊接的全面過程予以充分把握，然后再引入二氧化碳氣體保護焊接法，對車橋的焊接材料開展全面準確的焊接處理，使焊接工藝可在設(shè)置理想的參與條件下開展具體的焊接處理，這一過程可顯著提升汽車車橋焊接工作的質(zhì)量、效率，進而為汽車行駛的安全性、可靠性提供有力保障，并促進汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]馬成.PLC控制系統(tǒng)下的汽車車橋技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，12（17）：2791-2791.

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[3]吳達，張學.PLC控制下汽車車橋焊接工藝研究[J].工程技術(shù)（引文版），2016，13（08）：283-283.

[4]楊艷，文超.汽車車橋的柔性自動化焊接控制系統(tǒng)研究[J].焊接技術(shù)，2014，43（10）：51-53.