牛黎平，邢俊舟

（陜西重型汽車(chē)有限公司車(chē)身廠(chǎng)，陜西 西安 710200）

前言

重型汽車(chē)駕駛室是重型汽車(chē)很重要的組成部分，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，客戶(hù)對(duì)駕駛室造型、性能不斷提高，對(duì)汽車(chē)最初的功能性需求逐漸向商品化的需求轉(zhuǎn)變。駕駛室的生產(chǎn)工藝水平對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和用戶(hù)的接受度起著關(guān)鍵作用。焊接工藝作為駕駛室乃至整車(chē)有著極其重要的作用。本文對(duì)駕駛室高頂夾具的無(wú)痕焊電極修補(bǔ)焊接工藝進(jìn)行探索，形成了電極修補(bǔ)工藝方法。

1 駕駛室高頂頂蓋焊接

德龍駕駛室高頂結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，主要由骨架總成、下部過(guò)度頂蓋和外板組成。外板又分前、后、左、右和頂蓋上外板五個(gè)零件組成。

圖1

圖2

1.1 單面點(diǎn)焊

由于高頂駕駛室結(jié)構(gòu)以及焊接表面質(zhì)量要求，高頂駕駛室采用了單面點(diǎn)焊焊接方式和鉻鋯銅（CrZrCu）活動(dòng)電極系統(tǒng)。其中鉻鋯銅電極按照設(shè)計(jì)要求鑲嵌在胎具上如圖3所示。

圖3

1.2 鉻鋯銅（CrZrCu）活動(dòng)電極系統(tǒng)

鉻鋯銅(CuCrZr)是最常用的電阻焊電極材料，這是由它本身優(yōu)越的化學(xué)物理特性及良好的性?xún)r(jià)比所決定的。

1.2.1 鉻鋯銅電極的優(yōu)點(diǎn)

A.優(yōu)異的導(dǎo)電性 B.高溫機(jī)械功用 C.耐磨 D.較高的硬度和強(qiáng)度E.成本低F.適用于碳鋼板、不銹鋼板、鍍層板等材料的焊接。

如圖3所示的金屬高頂后背板總成與側(cè)板總成的焊裝，為了保證外表面質(zhì)量需采用鑲嵌（如圖 4）方式，對(duì)于特殊型面所要求的鉻鋯銅電極，設(shè)計(jì)特殊型面夾具鑲塊電極（如圖5），才能保證型面質(zhì)量要求。鑲嵌電極機(jī)構(gòu)安裝后，長(zhǎng)時(shí)間使用電極表面出現(xiàn)磨損、凹凸不平等缺陷損壞時(shí)，更換電極比較困難，影響生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量。所以免更換，對(duì)電極進(jìn)行快速修復(fù)成為非常重要的方法。

圖4 鑲嵌可調(diào)式電極

圖5 特殊形狀鉻鋯銅電極

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，采用鉻鋯銅電極修補(bǔ)焊接工藝可避免電極更換。本文旨在探討適用于車(chē)身廠(chǎng)金屬高頂鉻鋯銅活動(dòng)電極的修補(bǔ)焊接工藝，以提供一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)易的電極的修補(bǔ)方法。

2 鉻鋯銅的焊接性

鉻鋯銅常溫下導(dǎo)熱率高，鉻鋯銅線(xiàn)膨脹系數(shù)和收縮率都很大，銅易氧化生成氧化亞銅，焊縫金屬結(jié)晶時(shí)，氧化亞銅與銅形成低熔點(diǎn)﹙1064℃﹚共晶體，有熱裂傾向，銅在液態(tài)時(shí)溶解大量的H離子，凝固后焊縫中易形成氫氣孔，在焊接過(guò)程中合金元素的損失，造成其機(jī)械性能降低，以上問(wèn)題給鉻鋯銅的焊接造成很大的困難。

3 焊接設(shè)備選擇：選擇氧－乙炔火焰氣焊焊接設(shè)備

4 鉻鋯銅焊接修復(fù)工藝

4.1 焊前準(zhǔn)備

4.1.1 焊前清理

焊接前用拋光砂輪去除焊件表面氧化物，采用丙酮擦拭焊接破口部位，確保表面清潔。

4.1.2 焊絲選擇

為保證焊后的接頭組織性能達(dá)到工藝要求，焊絲必須選擇可獲得雙相組織的焊絲，可使得焊縫晶粒細(xì)化，共晶分散，且不連續(xù)。銅在焊接時(shí)易氧化，要選擇含有Mn、Si、P等脫氧元素的焊絲，因此選擇了SH201型焊絲。

圖6 SH201型焊絲照片

圖7 CJ301型溶劑照片

4.1.3 溶劑選擇

選用CJ301溶劑，焊接前在坡口及焊絲上涂覆助焊劑可在焊接過(guò)程中充分保證元素抗氧化能力，保證焊接質(zhì)量。

4.1.4 火焰性質(zhì)，焊炬和焊嘴的選擇

鉻鋯銅焊接采用中性焰焊接、預(yù)熱均采用如圖8所示的H01-12焊炬。預(yù)熱時(shí)用5號(hào)焊嘴，焊接時(shí)用3號(hào)焊嘴，如圖9所示。

圖9 3號(hào)及5號(hào)焊嘴型照片

圖8 H01-12焊炬照片

4.1.5 焊前預(yù)熱

為減少焊接缺陷，在焊接前進(jìn)行預(yù)熱，降低焊接內(nèi)應(yīng)力，以預(yù)防出現(xiàn)熱裂紋，氣孔，未焊透等缺陷。

4.2 焊接

對(duì)出現(xiàn)裂紋或者斷裂的電極焊接時(shí)選用對(duì)接接頭，坡口成形為V型；采用定位焊，接頭焊接時(shí)預(yù)留2-3mm間隙，在坡口內(nèi)間隙均勻涂覆溶劑，定位焊時(shí)火焰功率較正常焊接大約15%，并采用左焊法。對(duì)出現(xiàn)凹坑或者棱角塌陷的電極在待焊處同樣涂抹溶劑，也采用左焊法。

開(kāi)始時(shí)焊嘴與電極板夾角為 80～90°，在待焊處加熱至銅液表面有氣體逸出，穩(wěn)定一段時(shí)間，待氣泡充分逸出，銅液發(fā)亮?xí)r，溶入焊絲。

由于鉻鋯銅焊接時(shí)氣孔出現(xiàn)的傾向比低碳鋼嚴(yán)重的多，所形成的氣孔幾乎分布在焊縫的各個(gè)部位。這是由于銅在液態(tài)時(shí)可溶解大量的H離子，凝固時(shí)H在銅中的溶解度極具下降，大量的H2向外逸出。銅導(dǎo)熱性強(qiáng)，焊接熔池凝固速度快，H2來(lái)不及逸出，在焊縫中形成氣孔。此外，熔池金屬氧化形成的氧化亞銅與熔池中H或CO形成下列化學(xué)反應(yīng)：

所生成的H2O和CO2在熔池凝固時(shí)來(lái)不及逸出，形成氣孔。因此焊接時(shí)須待熔池中氣泡充分逸出后，實(shí)施焊接。

焊嘴傾角邊為 60～70°，焊絲的加入要與焊炬的操作密切配合，并隨時(shí)用焊絲將熔池表面氧化亞銅焊渣剔除。為減少高溫下焊縫表面金屬氧化，焊絲端部應(yīng)避免與焰芯接觸，焰芯距離電極表面3～7mm，焊接結(jié)束時(shí)，焊炬應(yīng)緩慢離開(kāi)熔池，使焊縫緩慢冷卻，防止冷卻過(guò)快而產(chǎn)生氣孔，裂紋等缺陷。

4.3 焊后處理

4.3.1 焊后用平錘錘擊焊縫，去除焊接殘余應(yīng)力

焊后錘擊焊縫至焊縫充分凝固，細(xì)化晶粒是共晶狀態(tài)趨向彌散化，提高接頭焊接性能。并在3-6小時(shí)之內(nèi)，清除焊縫表面及附近熔渣，溶劑。保持焊縫表面清潔，提高接頭耐蝕性。

4.3.2 熱處理

由于鉻鋯銅在溫度上升至 550℃時(shí)軟化，硬度下降，因此，焊后將電極板加熱至950°，隨爐冷卻至500℃，再進(jìn)行水冷，其硬度可恢復(fù)至焊接前80%。由于鉻鋯銅的耐蝕性依靠Mn、Ni等元素的合金化獲得，焊接過(guò)程中合金元素不同程度的蒸發(fā)和氧化燒損使得接頭性能的耐蝕性下降，焊接應(yīng)力的存在使得對(duì)應(yīng)力腐蝕較為敏感的銅合金的焊接接頭性能過(guò)早的破壞。為盡量減弱熱效應(yīng)，焊后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，以便細(xì)化焊縫組織和改善塑性、韌性，提高耐蝕性能。

4.3.3 修整

按要求修磨鉻鋯銅電極，清除表面氧化層，使其滿(mǎn)足使用要求。

5 結(jié)論

在陜重汽德龍駕駛室金屬高頂焊接中，采用上述鉻鋯銅電極修補(bǔ)焊接工藝方法，既避免了鑲嵌式電極設(shè)計(jì)復(fù)雜、拆裝困難，影響生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品表面質(zhì)量、加工成本高的問(wèn)題，又能夠保證金屬頂蓋活動(dòng)電極鉻鋯銅的焊接強(qiáng)度和表面質(zhì)量要求，使其完全達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量要求。并對(duì)類(lèi)似鉻鋯銅焊接的工藝選擇具有一定的借鑒作用。

[1] 有色金屬及其熱處理.國(guó)防工業(yè)出版社出版.

[2] 孫景榮.實(shí)用焊接手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社出版.

[3] 榮敬俊.氣焊工.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[4] 高級(jí)氣焊工技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社出版.