張惠立 李福貴 潘敏 張正舉 黎志梅

摘 要：本文主要是針對某微型新能源汽車在樣車試制階段的副車架擺臂支架開裂問題的攻關(guān)，通過調(diào)查研究分析，找到副車架擺臂支架開裂的主要原因是由于焊接工藝不合理，造成焊縫成形差和焊接熱影響區(qū)過大問題。解決措施是通過調(diào)整焊機(jī)的焊接電流和電壓參數(shù)值，調(diào)整機(jī)器人行走速度，采用分段不同速度來控制、調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)和行走軌跡、調(diào)整焊接引弧的起始位置等幾項(xiàng)措施來控制重點(diǎn)部位的焊縫成形性和焊縫質(zhì)量，從而解決微型新能源汽車樣車試制階段的副車架擺臂支架開裂問題，保證新產(chǎn)品按計(jì)劃上市。

關(guān)鍵詞：汽車擺臂支架、機(jī)器人、焊接工藝、焊接質(zhì)量

背景前言：某微型新能源汽車在小批量試制試驗(yàn)階段，副車架擺臂支架在耐久試驗(yàn)中進(jìn)行到10萬次出現(xiàn)了開裂問題，未能達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計(jì)20萬次的疲勞強(qiáng)度要求。為解決此問題，本人對副車架擺臂支架試制焊接全過程進(jìn)行調(diào)查研究。通過研究分析發(fā)現(xiàn)副車架擺臂支架開裂的部位主要出現(xiàn)在焊縫根部和熱影響區(qū)，主要原因是由于焊接工藝不合理，造成焊縫成形差和焊接熱影響區(qū)過大問題，通過多次試驗(yàn)測試和對檢測報(bào)告分析，最終鎖定機(jī)器人的焊接工藝參數(shù)和行走軌跡，按新工藝及焊接參數(shù)焊接的新樣件順利通過20萬次的臺架耐久試驗(yàn)，保證新產(chǎn)品車按計(jì)劃上市。

下圖為某微型新能源汽車副車架總成結(jié)構(gòu)示意圖1及實(shí)物開裂部位圖2

如下我是解決本次樣件試制問題的心得總結(jié)：

1、調(diào)整焊機(jī)的焊接電流和電壓參數(shù)值，控制焊縫成形質(zhì)量

焊接電流和電壓是焊接工藝的主要參數(shù)，焊接電流直接控制焊縫成形深度，焊接電壓直接控制焊縫成形寬度，他們之間的合理匹配值直接影響著電弧的穩(wěn)定性，從而影響著焊縫質(zhì)量。電弧不僅要熔化焊絲，還要熔化母材，還有熱能損耗。電壓與電弧的長度相對應(yīng)，電弧長度的恒定確保了電弧的穩(wěn)定性。電弧的長度又決定著電弧的電阻。不難看出，焊接電壓越高，電弧的熱量以及焊接電流就越高，填充的金屬就越多，焊縫就顯得比較飽滿，但焊接熱影響區(qū)也隨著變大，會存在有燒穿的可能。根據(jù)某微型新能源汽車副車架擺臂支架和圓管的材料厚度，結(jié)合通用弧焊技術(shù)要求（表1），通過多次調(diào)試和數(shù)據(jù)對比分析，焊接電流電壓由原來210A，19V調(diào)整為180A，16V， 使焊縫成形最完美，既形成了飽滿的焊縫又控制熱影響區(qū)的范圍，焊接工藝調(diào)整后熱影響區(qū)由原來11mm減少7mm。

2、調(diào)整機(jī)器人行走速度，采用分段不同速度來控制和減少焊縫熱影響區(qū)域

焊縫質(zhì)量及熱影響區(qū)域的大小與焊接速度也有密切的關(guān)系，如果焊接速度過快，熔池溫度不夠，易造成未焊透、未熔合、焊縫成型不良等缺陷。如果焊接速度過慢，使高溫停留時間增長，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，機(jī)械性能降低，同時焊接變形量增大。而焊接速度是由機(jī)器人的行走速度和送絲速度來決定，因此調(diào)整機(jī)器人的行走速度就是調(diào)整焊接速度。對于某微型新能源汽車副車架上的擺臂支架與圓管的焊接部位的復(fù)雜性，對于前端起弧位置、支架尖角位置以及支架中部位置都采用分段不同的焊接速度進(jìn)行焊接，在焊接的開始階段，機(jī)器人行走速度設(shè)定為70cm/min，當(dāng)焊槍進(jìn)入到支架端頭焊接位及正常焊接階段時，機(jī)器人行走速度調(diào)整為 60cm/min，這樣不同焊接位置和不同焊接階段采用不同的焊接速度，可以有效地控制和減少焊縫熱影響區(qū)域，同時提升焊縫成形質(zhì)量。

3、調(diào)整機(jī)器人焊槍姿態(tài)和行走軌跡，來控制焊縫的成形性

機(jī)器人弧焊的焊縫質(zhì)量除了與上述機(jī)器人的行走速度和焊機(jī)的焊接參數(shù)有關(guān)外，還與焊槍的焊接姿態(tài)有密切的關(guān)系，特別是對某微型新能源汽車副車架上擺臂支架焊接這類的管焊縫和角焊縫，要求更為明顯和更為嚴(yán)格，稍有偏差直接會影響焊接成形性和焊接質(zhì)量。根據(jù)弧焊技術(shù)要求，按照焊槍的姿態(tài)，弧焊的手法一般分為兩類：一種是前進(jìn)法和一種為后退法。前進(jìn)法即為焊槍靠后與焊接方向的夾角大于90度，由于前進(jìn)法焊接行進(jìn)角度較大時，熔融金屬被吹向電弧的前方，熔深較淺，飛濺較大。后退法即為焊槍靠前與焊接方向的夾角小于90度，使用后退焊接時，熔融金屬被吹向電弧的后方，熔深較深，焊縫余高易形成。在某微型新能源汽車副車架上擺臂支架焊接時通用調(diào)整行走軌跡和焊槍姿態(tài)，盡量用后退法來焊接，來控制焊縫的成形性。在焊槍姿態(tài)方面，通調(diào)整焊槍姿態(tài)，讓焊槍的中心位置稍為偏向支架零件側(cè)，使得支架獲得熱量更多，材料熔化更充分，焊縫成形更好。

4、調(diào)整焊接引弧的起始位置，控制重點(diǎn)部位的焊縫成形性

起弧時由于熱量不足，熔池不深，容易出現(xiàn)焊不透的問題，會直接影響焊接成形性和焊接質(zhì)量，在起弧位置更容成為焊縫開裂的源頭，對引弧的起始位置要求比較講究。對某微型新能源汽車副車架上擺臂支架的焊接時，由于支架的材料厚度1.5MM，管材的材料厚度只有0.8MM，材料厚度差別較大，起弧位置離支架距離過近，很容易出現(xiàn)對支架加熱不足，熔池深度不足，焊縫淺虛焊，因此，可以稍為加長起弧位置，起弧位置比原來加長2-3mm，使支架不受起弧原因影響，使用支架處在焊接穩(wěn)定階段，支架加熱很充分，有利于支架材料的熔化，從而提升支架的焊接質(zhì)量

結(jié)束語：

本文針對某微型新能源汽車的副車架擺臂支架開裂問題找出主要原因，從調(diào)整焊接工藝參數(shù)值、機(jī)器人行走速度、機(jī)器人焊槍姿態(tài)和軌跡以及焊接引弧的起始位置等多項(xiàng)措施來控制焊縫質(zhì)量，解決微型新能源汽車的副車架擺臂支架開裂問題。但是在現(xiàn)實(shí)汽車零部件焊接工作中影響焊縫質(zhì)量是多方面的，應(yīng)該具體問題具體分析，多方面多維度地進(jìn)行原因分析，如制造工藝、焊接工藝、零件結(jié)構(gòu)、材料性能、焊接環(huán)境等等。

參考文獻(xiàn)

[1]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會，焊接手冊 第3版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015

[2]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接分會，焊接詞典[M]，3版，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008

[3]成都電焊機(jī)研究所，焊接設(shè)備選用手冊[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006

作者簡介：

張惠立，男，1972年1月26日;廣西陽朔，漢族，本科，高級工程師，研究方向：汽車制造及焊接技術(shù)。