自行车车架焊接工艺设计说明书

自行车车架焊接工艺设计说明书

成控0708班

070201214

高浩天

1 拟用的焊接方式

某车辆厂长久以来主要采用液化石油气焊从事自行车前叉、车架等的生产，积累了一定的经验，但产品成本较高且焊接质量有时不够稳定。近年来，随着生产的发展先后开发了BMX一20轻便自行车、人力三轮车和电动车车架等新产品，为了降低产品成本，提高生产效率，企业考虑改用其他焊接方法。首先考虑采用手工电弧焊，但因其飞溅多、电流易击穿管壁，焊接质量不能保证而被放弃。然后选用了CO2 气体保护焊，并首先在BMX一20轻便车车架上应用。

2 BMX一20自行车车架构件及其焊接要求

2.1 车架构件及焊缝

BMX一20自行车车架如图1所示。它由10种13

件管、板类零件构成，其配套零件见表1。需拼装施焊

的计有33条焊缝(直缝、环缝和曲线焊缝)，多数是“无

接头”(焊缝无堆起现象)的焊接结构。

2.2 对施焊的主要要求

(1)焊缝要有足够的强度，用250YPM 偏心度250

的凸轮，经4次冲击后，各焊接部位不得有裂纹、断裂

和脱焊现象。

(2)焊缝要均匀美观，无明显缺陷。

(3)焊后车架变形要小，能保证各零件与主管的几

何位置和相关尺寸公差；在施焊后免予校正或减少校

正工作量。

3 BMX一20自行车车架CO2气体保护焊的应用方案

3.1 拟用的焊接设备及辅助装置

主要设备由焊机(包括焊接电源、控制系统等)、送丝机构、焊枪、供气装置等几部分组成。

(1)焊机NBC一200型，其技术数据符合产品要求。

其中电源用硅整流式直流电源，它和旋转式电源相比具有性能好、无噪声、结构简单等优点。电源的技术数据如表2所示。

表 2 电源技术参数

控制系统主要是对供气、送丝和供电等实施控制。控制程序如下：

(2)送丝机构采用等速送丝系统，送丝方式为推丝式。根据所选的焊丝直径(φ0．8 mm)，选用弹簧钢丝软管，内径为φ1．5 mm，长度取2．5 m左右。

(3)焊枪选用手枪式焊枪。使用前在喷嘴的内外表面涂以硅油，以便于清除飞溅物。

(4)供气系统包括气瓶和附属供气装置。附属供气装置包括电热式预热器、干燥器、减压器和3．01—1型浮标式流量计等，选用流量调节范围在0～15 L／min的气阀。

3.2 主要焊接材料

(1)CO2气体

液体状态的CO2采用钢瓶灌装，满瓶(80%容积)压力在5～7 MPa之间。CO2气体中的水气是主要的有害杂质，对焊缝质量有很大影响，过高的水气含量将导致焊缝产生气孔。为保证焊接质量，要求所购CO2气体的纯度>99．5% ，水、氮含量不得超过0．1 %。但实际所购CO2 气体一般达不到这一要求，含水量偏高，故规定施焊前现场采取下列措施：a．将新灌气瓶倒置放水(放水结束仍将气瓶放正)；经倒置放水后的气瓶仍需先放气2～3 min。b．当瓶中气压降至980 kPa时，该气瓶不再使用。这是因为当瓶中液态CO2。全部挥发后气体压力降至980 kPa 时，CO2气体中所含的水分将是CO2气液两相共存时的3倍左右，继续使用将可能造成焊缝气孔的产生。另外，为进一步降低CO2气体中的水分，在供气系统中设置了干燥器。

(2)焊丝材料

要求使用的焊丝具有较好的工艺性能和足够的机械性能及抗裂性能，减少焊缝金属中的含氧量和防止产生气孔等。焊丝中须含有足够数量的硅、锰、铝等脱氧元素。为减少飞溅，焊丝的含碳量必须限制在0.1%以下。故选用焊丝牌号为H08Mn2SiA，焊丝表面镀铜，可防止生锈，并改善焊丝导电性能，提高焊接过程的稳定性。使用前要彻底清除焊丝表面的油及污垢。

3.3 焊接规范确定

CO2气体保护焊是一种熔化极电弧焊。其熔滴过渡形式主要有2种：短路过渡和细颗粒过渡形式，一般前者适用于薄板(壁)件的焊接，故车架采用短路过渡。同时采用细焊丝、小电流、低电弧电压，可以提高短路频率，从而使焊接过程稳定，焊速快，焊接效率高，变形小，焊缝成形好。由于短路过渡的电弧断续燃烧，所以电弧热量低，很适用于薄壁管材的各个位置的焊接。

合理选择焊接规范是获得优良焊接质量和较高生产率的重要条件。CO2气体保护焊的规范参数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极性和回路电感等，根据BMX一20产品的要求，经过多次试焊比较后确定出如下比较适宜的焊接规范：

3.3.1 焊丝直径

焊丝的直径通常是根据焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求选择。焊劫薄板或中厚板的全位置焊缝时，多采用φ1.6mm以下的焊丝（称为细丝CO2气保焊）。焊丝直径的选择残照下表：

表3焊丝直径的选择

由车架的焊接要求（车架采用短路过渡。同时采用细焊丝），根据上表，最终确定焊丝直径为φ0.8 mm。

3.3.2 焊接电流

焊接电流的大小主要取决于送丝速度。送丝的速度越快，则焊接的电流就越大。焊接电流对焊缝的熔深的影响最大。当焊接电流为60~250A，即以短路过渡形式焊接时，焊缝熔深一般为1mm~2mm；只有在300A以上时，熔深才明显的增大。

若电流过大，易击穿管壁。初选焊接电流为60~100A。

3.3.3 电弧电压

短路过渡时，则电弧电压可用下式计算：

U=0.04I+16±2 (V)

U=0.04*100+16±2=18~20V

此时，焊接电流一般在200A以下，焊接电流和电弧电压的最佳配合值见表4。

可见焊接电流选择60~100A，焊接电压选取18~20V时满足焊接电流和电弧电压的最佳配合值。

当电流在200A以上时，则电弧电压的计算公式如下。

U=0.04I+20±2 (V)

此时，为细颗粒过渡。

表 4 CO2焊短路过渡时焊接电流和电弧电压的最佳配合值

3.3.4 焊接速度

半自动焊接时，熟练的焊工的焊接速度为18m/h~36m/h；自动焊时，焊接速度可高达150m/h。可将焊接速度定为：15～40 m／h。