■ 張群，黃春燕

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1. 概述

某新能源汽車電動機(jī)殼體作為冷卻機(jī)構(gòu)，使用兩個鋁合金圓環(huán)套在一起，材料為6063鋁合金，圓環(huán)之間加工有冷卻液體通路，圓環(huán)兩側(cè)通過焊接方式密封。殼體結(jié)構(gòu)如圖1所示，兩端臺階處為焊接部位，外部圓環(huán)直徑236mm，內(nèi)部圓環(huán)直徑一端為225mm，另一端為230mm，內(nèi)部圓環(huán)壁厚15mm。考慮到此類焊縫簡單單一，使用人工焊接效率低下，不僅滿足不了大批量生產(chǎn)的要求，而且人工焊接焊縫外觀的一致性難以保證，焊縫質(zhì)量不穩(wěn)定，采用機(jī)器人焊接可以解決以上問題。

圖1

采用機(jī)器人焊接，在產(chǎn)品焊接質(zhì)量、穩(wěn)定性方面具有手工焊接不可比擬的優(yōu)勢，同時機(jī)器代替人的操作，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度。因此，借助我公司現(xiàn)有焊接機(jī)器人工作平臺，對焊接機(jī)器人的送絲系統(tǒng)進(jìn)行更換，將原先用來焊鋼的裝置換成焊鋁的裝置（主要有送絲輪、送絲軟管、導(dǎo)電嘴），進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)，為后續(xù)該產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

2. 焊接工藝試驗(yàn)

（1）母材與焊接材料 根據(jù)母材的化學(xué)成分選擇適當(dāng)?shù)暮附硬牧希?063鋁合金的化學(xué)成分如表1所示，焊接參數(shù)如表2所示。由表1中可看出，6063鋁合金屬于AlSiMg系，強(qiáng)度高、加工性、耐腐蝕性良好，可使用的焊接材料有ER5356（鋁鎂系）焊絲和SAlSi—1（鋁硅系）焊絲。從資料中可以查到，焊接鋁鎂硅合金時，由于生成焊接裂紋的傾向強(qiáng)，一般應(yīng)采用SAlSi—1焊絲；如果要求焊縫與母材顏色匹配，在結(jié)構(gòu)拘束度不大的情況下，可改用鋁-鎂合金焊絲。根據(jù)殼體材料及密封要求，選擇使用SAlSi—1焊絲。

表1 6063鋁合金化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 焊接參數(shù)試驗(yàn)

（2）焊接參數(shù)試驗(yàn) 根據(jù)手工MIG焊鋁的經(jīng)驗(yàn)以及查閱相關(guān)資料，鋁合金MIG焊焊件一般不預(yù)熱，板厚較大時，也只需預(yù)熱起弧部位，制定焊接參數(shù)，并根據(jù)焊接情況試驗(yàn)了后續(xù)數(shù)據(jù)。

（3）焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 焊接時需要在殼體內(nèi)外圓環(huán)連接臺階處填絲，分析殼體的結(jié)構(gòu)形式，焊接部位臺階一端為5.5mm，另一端為3mm，通過試驗(yàn)，3mm臺階焊接時總是導(dǎo)致焊縫金屬溢流，并且邊緣處易發(fā)生咬邊；而5.5mm臺階處能保證焊縫成形，因此需要對3mm臺階處結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)形式如圖2所示。由圖2可知，為保證焊縫一道填滿槽口，槽深開到2.5mm，槽寬和倒角通過試驗(yàn)確定，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

3. 試驗(yàn)結(jié)果及分析

（1）焊接參數(shù)確定 從表2中可以看出，前7組數(shù)據(jù)未進(jìn)行預(yù)熱，通過提高焊接電流來促進(jìn)熔合，后段焊縫已經(jīng)出現(xiàn)嚴(yán)重咬邊，起弧段卻未完全熔合，于是增加預(yù)熱步驟。預(yù)熱溫度為100～200℃（見圖3），通過試驗(yàn)調(diào)節(jié)參數(shù)，當(dāng)使用表2最后一組焊接參數(shù)時，得到的焊縫連續(xù)，熔合良好，外觀美觀。因此確定焊接參數(shù)為焊接電流280A，電弧電壓28V，焊接速度每分鐘0.7m，保護(hù)氣體流量15L/min，焊絲干伸長20mm，起弧段預(yù)熱溫度為100～200℃。

（2）槽口尺寸確定 最開始設(shè)計(jì)槽口時未倒角，但焊接時由于焊槍角度、焊絲擺動、焊接空間等因素，焊絲在運(yùn)行過程中易與上端直角處碰處，導(dǎo)致焊縫不連續(xù)，充氣檢漏時出現(xiàn)漏氣。為避讓焊絲，設(shè)計(jì)45°和60°兩種倒角，經(jīng)過反復(fù)的焊接試驗(yàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)槽口尺寸為序號6，即槽口寬3mm，倒角45°時，在上面確定的試驗(yàn)參數(shù)下，焊接的焊縫能夠填滿槽口，熔合良好，外觀美觀。

（3）焊槍傾角確定 機(jī)器人焊接角焊縫時，焊槍傾角一般選用45°，但殼體結(jié)構(gòu)焊縫臺階處僅有5.5mm寬度臺階，側(cè)面壁厚15mm，采用45°傾角不利于角焊縫成形。通過試驗(yàn)確定的槽口倒角為45°，若焊絲平行于倒角，可能引起平行點(diǎn)火，同樣不利于焊縫成形，因此在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)整焊槍角度，使焊槍角度為35°～40°，如圖4所示。

圖2

圖3

圖4

表3 設(shè)計(jì)槽口尺寸

4. 結(jié)語

通過試驗(yàn)確定的焊接參數(shù)能夠滿足此種電動機(jī)鋁合金殼體的焊接要求，焊縫一次焊接成形，外觀連續(xù)美觀，充氣檢漏效果良好。平均焊接一圈焊縫用時1min，加上裝夾、預(yù)熱，一件電動機(jī)殼體平均用時10min，能夠滿足該電動機(jī)殼體短時間大批量焊接的要求。

[1] 中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版.