车架焊接过程焊接变形控制方法

车架焊接过程焊接变形控制方法

发表时间：2018-11-17T18:50:44.317Z 来源：《建筑模拟》2018年第24期作者：柏静

[导读] 笔者先分析焊接变形产生的模式，并且进一步分析焊接变形的控制。

柏静

身份证号：3429231987****1710

安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车分公司安徽合肥 230000

摘要：笔者先分析焊接变形产生的模式，并且进一步分析焊接变形的控制。

关键词：焊接变形；焊接顺序；刚性固定；反变形法

前言：

纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形都属于焊接变形。对于汽车车架而言，它的变形的主要形式有横向收缩变形和弯曲变形。收缩变形主要发生在车架纵梁之间（前段与后段），弯曲变形主要发生在纵梁与横梁中。

1 焊接变形产生的模式

1.1 横向收缩变形产生的模式

焊件焊后沿垂直于焊缝长度方向上产生的收缩变形称为横向收缩变形。因为车架分为前段、中段和后段，前中段连接处与中后段连接处，焊缝分布比较集中，也就是焊缝分布在车架中性轴的对称位置，焊后焊件将产生横向收缩变形，它的焊缝位置及焊接变形.

1.2 弯曲变形产生的模式

弯曲变形是由焊接方向偏心收缩产生的。产生车架弯曲变形的最主要原因是焊缝在结构上布置不对称，现车架前段与后段即是如此，焊缝布置不对称且为满焊，弯曲变形也就较大。

2 焊接变形的控制

2.1 选择合适的焊缝形状及尺寸避免焊缝集中

在确保结构有足够承载能力的前提下，尽量采用小的焊缝尺寸，特别是最容易盲目加大的角焊缝。第4横梁通过CAE 分析，由满焊更改为段焊，使焊接变形大大降低了，第 4 横梁焊缝[1]。

在焊缝的布置上，尽量避免焊缝集中，不允许有 3 条焊缝交叉的现象出现，这样的地方应力集中最为突出。第 2 横梁出现焊缝集中部分，导致焊接变形较大。第 2 横梁焊缝。

2.2 采用合理的焊接顺序

车架应选择合理的焊接顺序，使焊接变形减小。焊接应先定位点焊，再对称焊接，且焊接应按相应顺序进行。对于纵梁焊缝的焊接，文章选择3 种较优焊接顺序，从中选取最佳方案。

1）由纵梁外侧到内侧依次焊接，焊接顺序如下图所示：

2）由纵梁内侧到外侧依次焊接，焊接顺序，如图 6所示。

3）从一侧到另一侧跳焊，焊接顺序，如图 7 所示。

在自由状态下进行焊接，焊接后测量其相应点尺寸，相比初始数据，确定其变形量[2]。

2.3 刚性固定法

焊件被夹紧，在不能自由变形的条件下施焊，这样可以减小焊后变形。车架通过夹具实施固定。

1）夹具夹紧。现车间焊接都需夹具固定，能有效防止焊接变形的产生，然而夹具有相应的夹紧力，而焊接变形力非常大，对此更改夹具定位结构，由普通夹紧机构更改为夹具夹紧自锁结构，此种结构能有效防止焊接变形的产生。

2）采用液压装置。液压气缸特点为动作缓慢和夹紧力大，适合于焊接变形大的部位。

刚性固定优点是夹固后，可以自由实施焊接而不必考虑焊接顺序，缺点是只能减小变形，因为去除夹固后，焊件仍有回弹现象。因此刚性固定与反变形同时配合使用，其效果最好[3]。

2.4 合理的工艺参数

能量集中和热输入较低的焊接方法，可以有效降低焊接变形。现车架焊接采用 CO2 焊，焊机热输入是影响变形量的关键因素，在保证熔透和焊缝无缺陷的前提下，应尽量采用小的焊接热输入。

焊接的工艺参数包括：焊接电流、电压、焊丝伸出长度及保护气体的流量。布置合理工艺参数可以减小焊接变形，即保证输出的热量适中。由公式 Q=UIt 可以看出，焊接能量跟焊接电流、电压及时间（焊接速度）有关，电流越大，产生的热量越高，热量分布越不均匀，变形也就越大。现车间 CO2 焊人工焊接较多，减小焊接变形的方法为规范车间焊接参数。除了可以目视的焊接电流与焊接电压，焊接速度也需要做相应监控。焊接速度控制在 300～600 mm/min 为宜。

2.5 反变形法

焊前使焊件具有一个与焊后变形方向相反，大小相当的变形，以便恰好能抵消焊接时的变形，这种方法称为反变形法[1]。使用此方法必须准确估计焊后可能产生的变形方向和大小，根据焊件的结构特点和生产条件进行应用。现车间纵梁 X 向变形即按此原理调整。纵梁前后两孔的理论尺寸调到理论数据，焊接完成后距离一般都缩短 2～4 mm，对策方案为：向后主定位销X正方向调整 3 mm，焊接完成后纵梁前后定位孔达到理论状态[4]。

结语

为了减小焊接变形要选择合适的焊缝形状与尺寸、合理的焊接顺序与工艺参数、夹具夹紧（刚性固定法）以及反变形法都能。在生产中要有效结合上述方法，焊接变形才能控制在理想范围内。如出现焊接变形后，还能通过锤击修正，这样使焊接变形减小，又能降低焊接内应力。

焊接变形有它的不可预测性，然而也有它的规律性，只要掌握规律，采取相应的措施，就可以很好地控制焊接变形，保证产品精度。焊接变形的控制方法可为类似产品生产提供参考借鉴。

参考文献：

[1] 韩根云.汽车车架焊接变形的控制[J].汽车工艺与材料.2000（02）

[2] 陈嫒媛，徐浩，魏庆丰.汽车车架的焊接变形控制[J].汽车与配件.2014（06）

[3] 陆凤慧，白宗奇.汽车车架横梁冲压开裂简析[J].北方钒钛.2017（02）

[4] 王青春，赵娟妮，杨芳，牟智.载货汽车车架轻量化评价方法及优化设计[J].锻压技术.2017（09）