摩托車車架的焊接變形及減小變形的措施
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- 發(fā)布時間：2021-03-06 15:25
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【概要描述】摩托車車架多數(shù)采用復雜管、板式焊接結構，是摩托車的支撐骨架，在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求，又要保證車輛行駛平穩(wěn)，因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現(xiàn)變形，不但直接影響整車裝配及整車性能，還可能降低車架結構的承載能力引發(fā)事故，因此制造中限制和消除焊接變形非常重要。
摩托車車架的焊接變形及減小變形的措施
【概要描述】摩托車車架多數(shù)采用復雜管、板式焊接結構，是摩托車的支撐骨架，在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求，又要保證車輛行駛平穩(wěn)，因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現(xiàn)變形，不但直接影響整車裝配及整車性能，還可能降低車架結構的承載能力引發(fā)事故，因此制造中限制和消除焊接變形非常重要。
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摩托車車架多數(shù)采用復雜管、板式焊接結構，是摩托車的支撐骨架，在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求，又要保證車輛行駛平穩(wěn)，因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現(xiàn)變形，不但直接影響整車裝配及整車性能，還可能降低車架結構的承載能力引發(fā)事故，因此制造中限制和消除焊接變形非常重要。控制摩托車車架的焊接變形主要從設計和工藝2個方面解決，現(xiàn)探討如何控制車架焊接變形的措施。
1、影響車架變形的因素和焊接變形的種類
1．1 影響因素
影響車架焊接變形的因素有很多，主要有以下幾點：
a)焊接工藝方法：不同的焊接方法將產(chǎn)生不同的溫度場，形成的熱變形也不相同。一般來說自動焊比手工焊加熱集中，受勢區(qū)窄，變形較小；CO2氣體保護焊焊絲細，電流密度大，加熱集中，變形小，比手工焊更適合于車架焊接。
b)焊接參數(shù)（焊接電流、電弧電壓、焊接速度）：焊接變形隨焊接電流和電弧電壓增大而增大，隨焊接速度增快而減小，其中電弧電壓的作用明顯。因此低電壓、高速大電流密度的自動焊變形較小。
c)焊縫數(shù)量和斷面大小：焊縫數(shù)量愈多，斷面尺寸愈大，焊接變形愈大。
d)施焊方法：連續(xù)焊、斷續(xù)焊的溫度場不同，產(chǎn)生的熱變形也不同。通常連續(xù)焊變形較大，斷續(xù)焊變形較小。
e)材料的熱物理性能：不同材料的導熱系數(shù)、比熱和膨脹系數(shù)等均不同，產(chǎn)生的熱變形不同，焊接變形也不同。
f)焊接夾具的設計合理性：采用焊接夾具，增加了構件的剛性，從而影響到焊接變形。
g)構件焊接程序：焊接程序能引起構件在不同組合階段剛性變化和質心位置改變，對控制構件焊接變形有很大影響。
1．2 車架焊接變形的種類
車架結構的焊接變形分為整體變形和局部變形，整體變形是焊接以后，整個構件的尺寸或形狀發(fā)生變化，包括縱向和橫向收縮，彎曲變形和扭曲變形等；局部變形是指焊接后構件的局部區(qū)域出現(xiàn)變形，包括角變形和波浪變形等。
2、設計措施
2．1 合理的焊縫尺寸和形式
焊縫尺寸直接關系到車架的焊接工作量和焊接變形大小，焊縫尺寸大，焊接工作量大，焊接變形也大。因此，在保證車架承載能力的情況下，應盡量減小焊縫尺寸，但并不是說焊縫尺寸越小越好，焊縫尺寸太小，冷卻速度快，容易產(chǎn)生裂紋、熱影響區(qū)硬度過高等焊接缺陷；應在保證焊接質量的前提下，按板厚（管壁厚）來選取工藝上允許的焊縫尺寸。
2．2 合理的焊縫數(shù)目
在車架結構中力求焊縫數(shù)量合理，焊縫不宜過分集中，盡量避免2條或3條焊縫垂直交叉。有時為了減小車架質量，采用壁厚較薄的鋼管加筋板來焊接車架，以提高車架的穩(wěn)定性和剛性，其實這樣既增加了構件和焊接的工作量，還因焊接變形大增加校正工時。因此，適當增加管壁厚或管徑，減少筋板，車架質量稍大一些也是比較經(jīng)濟的。另外，合理選擇筋板形狀，適當安排筋板位置，也可以減少焊縫達到提高筋板加固的效果。
2．3 合理的焊縫位置
設計車架時，盡可能將焊縫對稱于截面中性軸，這樣能使焊縫引起的撓曲變形互相抵消；或者使焊縫接近斷面中性軸，以減少焊縫引起的撓曲。
3、工藝措施
3．1 反變形法
反變形法是事先估計好焊接結構變形的大小和方向，然后在組合（點固焊）時給予一個相反方向的變形來抵消焊接變形，這是使焊后構件保持設計要求的一種工藝方法，也是車架生產(chǎn)中較常用的一種控制變形方法。
因焊接變形影響因素很多，包括焊接順序、拘束度、焊接條件和接頭特征等，焊接手冊中的變形估算公式及有關圖表只能提供一個大致數(shù)值，有關變形量的確定可以參考文獻。在實際生產(chǎn)的工藝規(guī)范和相同條件下通過試驗來實測確定，再根據(jù)所得數(shù)據(jù)確定反變形量，并在焊胎制造中應用，可獲得比較好的效果。
3．2 剛性固定法
當不便采用反變形時，將零部件加以固定來限制焊接變形。車架生產(chǎn)中普遍采用焊接夾具定位和緊固，裝夾的剛度越大，變形越小。
3．3 合理施焊
CO2氣體保護焊與其它電弧焊相比，具有生產(chǎn)率高、焊接成本低、能耗低、適用范圍廣、抗銹能力強、焊后無須清渣等優(yōu)點，所以車架采用CO2氣體保護自動（半自動）焊接。同時由于CO2氣體保護焊電弧熱量集中，加熱面積小，以及CO2氣流的冷卻作用，所以，工件的焊接變形也較小。此外，在焊接時適當降低規(guī)范，選用較低的線能量，可以有效地防止焊接變形，但線能量不能過低，否則影響焊接質量。
3．4 合理的焊接順序
焊接順序對焊接結構的變形有很大影響。焊接順序合理，焊接變形可以通過自由收縮，互相抵消；焊接順序不合理，焊接變形將互相疊加。為便于控制焊接變形，盡量采用對稱焊接，以使焊縫引起的變形相互抵消。焊縫不對稱的，先焊焊縫少的一側，因為焊縫越長，變形越大，先焊焊縫少的一側，可以增大焊縫多的一側施焊時焊件的結構剛度和反變形能力。
4、焊接變形的矯正
車架焊接過程中，雖然在車架結構設計和工藝上采取多種措施來控制施焊過程中所產(chǎn)生的焊接變形，但由于焊接過程的特點和車架焊接工藝的復雜性，還或多或少產(chǎn)生焊接變形，為此必須矯正超過設計要求的焊接變形。
矯正工藝只限于矯正焊接構件的局部變形，如角變形、彎曲變形和波浪變形等，對于車架結構的整體變形如縱向和橫向收縮（總尺寸縮短），只能通過下料或裝配時預放余量來補償。機械矯正法是在室溫條件下，對焊接施加外力，使構件壓縮塑性變形區(qū)的金屬伸展減少或消除焊縫區(qū)的塑性變形，達到矯正變形的目的；如車架焊完后可以在矯正整形胎上矯正整形，以保證車頭管中心線與車架中心平面的垂直度。此外各部件焊完后也整形，以避免產(chǎn)生綜合效應。實際操作中還應注意自然時效的作用，必須通過經(jīng)驗積累和嚴格檢驗手段保證矯正的精度。
5、結論綜上所述，車架在制造過程中，焊接變形是不可避免的，只能采取有效的設計和工藝措施控制焊接變形，并對超出公差要求的焊接變形進行矯正，才能達到車架強度、使用性能及經(jīng)濟性能的要求。實際生產(chǎn)中，只有對焊接進行全過程控制，才能更有效控制車架的焊接變形，達到保證車架尺寸精度和裝配要求的目的。
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