一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包括焊接參數(shù)設(shè)定，所述參數(shù)設(shè)定具體是，通過(guò)參數(shù)設(shè)定，控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠高速正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)夾具前進(jìn)后退，從而實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)式預(yù)熱閃；通過(guò)對(duì)材料性能分析，輪輞對(duì)焊后冷加工變形分析，對(duì)開裂斷面組織分析。采用本發(fā)明所述的焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法，有效降低了斷面面積大于2200mm2的輪輞開裂率；在相同燒化距離內(nèi)制件兩端材料的損失速率，可節(jié)省材料約30%，提高生產(chǎn)節(jié)拍，降低產(chǎn)品制造成本和提升品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。采用相同的分析步驟，可實(shí)現(xiàn)用同一臺(tái)設(shè)備在不同焊接參數(shù)設(shè)定下，對(duì)不同斷面面積產(chǎn)品的焊接。
【專利說(shuō)明】一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輪預(yù)熱閃光對(duì)焊工藝，尤其是一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]實(shí)踐證實(shí)，連續(xù)閃光對(duì)焊工藝對(duì)斷面面積超過(guò)2200mm2的零件焊透性較差。因熱輸入不足，零件燒化不充分，輪輞對(duì)焊焊縫結(jié)合強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致后續(xù)加工變形過(guò)程的開裂率較高。為解決這一問(wèn)題，急需設(shè)計(jì)一套基于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)閃光對(duì)焊機(jī)的抖動(dòng)(動(dòng)夾具快速前進(jìn)后退往復(fù)運(yùn)動(dòng))式預(yù)熱的閃光對(duì)焊工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種斷面面積大于2200mm2的鋼制車輪預(yù)熱閃光對(duì)焊工藝及相應(yīng)的研究步驟；通過(guò)參數(shù)的設(shè)定，能夠充分加熱零件，提高對(duì)焊焊縫結(jié)合強(qiáng)度，降低焊縫開裂；通過(guò)在不同規(guī)格產(chǎn)品上展開相同的步驟循環(huán)，可以得到適合與不同產(chǎn)品的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同斷面面積產(chǎn)品的預(yù)熱閃光對(duì)焊。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的研究步驟如下:一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法，包括焊接參數(shù)設(shè)定，其特征在于:所述參數(shù)設(shè)定具體是，通過(guò)參數(shù)設(shè)定，控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠高速正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)夾具前進(jìn)后退，從而實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)式預(yù)熱閃；通過(guò)對(duì)材料性能分析，輪輞對(duì)焊后冷加工變形分析，對(duì)開裂斷面組織分析，得到焊接參數(shù) 為:
預(yù)熱燒化距離10~20mm ；
預(yù)熱燒化速度I~5mm/S ；
每秒抖動(dòng)次數(shù) I~11次；
抖動(dòng)前進(jìn)與后退距離倍數(shù)I~3 ;
連續(xù)閃光距離5~15mm ;
連續(xù)閃光速度0.1~3mm/S ；
連續(xù)閃光加速度O~3mm/S ；
頂鍛距離5~12_ ;
頂鍛速度35~50 mm/S ；
帶電保壓時(shí)間O~2S。
[0005]上述技術(shù)方案所述焊接參數(shù)的分析步驟為，首先通過(guò)對(duì)材料性能分析，以及輪輞對(duì)焊后變形工序分析確定允許的最大總燒化距離，即預(yù)熱距離+連續(xù)閃光距離；再按不同燒化距離分組進(jìn)行工藝試驗(yàn)，并對(duì)開裂件斷面組織進(jìn)行分析，確定最佳燒化距離；最后，通過(guò)計(jì)算獲得優(yōu)化焊接參數(shù)。
[0006]所述焊接參數(shù)的分析步驟具體是:
①通過(guò)對(duì)材料性能分析，以及輪輞對(duì)焊后擴(kuò)口、滾型、精擴(kuò)各工序變形量變化研究，反推燒化總行程(即:輪輞對(duì)焊以后損失的長(zhǎng)度)的合理區(qū)間，確定允許的最大總燒化距離(預(yù)熱距離+連續(xù)閃光距離)為:20?40_。
[0007]②在相同功率條件下，每秒抖動(dòng)次數(shù)越多(即預(yù)熱抖動(dòng)頻率越快)，則每秒熱輸入越大，焊接效率越高。因此，為獲得較好的熱輸入效果，每秒抖動(dòng)次數(shù)為8?11。
[0008]③要建立起穩(wěn)定的抖動(dòng)，又不至于造成悶車(悶車:零件兩端迅速接觸上后，電流通過(guò)零件產(chǎn)生電阻熱，使端部局部焊合，在動(dòng)鉗口未后退時(shí)焊縫冷卻產(chǎn)生結(jié)合力，使得后退動(dòng)作無(wú)法執(zhí)行)，則需要設(shè)定合適的前進(jìn)和后退倍數(shù)；本機(jī)抖動(dòng)過(guò)程前進(jìn)和后退速度大小相等，所以，當(dāng)倍數(shù)設(shè)為I時(shí)，動(dòng)夾具將會(huì)以原位為中心做左右振幅相同的振動(dòng)。為保證動(dòng)夾具持續(xù)前進(jìn)焊接，倍數(shù)必須大于I。
[0009]零件抖動(dòng)接觸瞬間回路實(shí)際為短路狀態(tài)，端部接觸越緊密，接觸電阻越小，流過(guò)零件兩端部的電流較大；為獲得較大的熱輸入，在不造成悶車的情況下，倍數(shù)應(yīng)盡可能大。當(dāng)倍數(shù)在I?3之間時(shí)可以獲得較好的預(yù)熱效果。
[0010]④頂鍛距離過(guò)小，零件兩端不能形成良好的結(jié)合；頂鍛距離過(guò)大，則焊縫晶粒因沖擊而破碎產(chǎn)生裂紋源。要獲得良好的頂鍛效果，焊包斜度應(yīng)在70?80°范圍內(nèi)，當(dāng)頂鍛距離在5?12_時(shí)效果最好。
[0011]⑤在頂鍛距離合理設(shè)定的情況下，為防止空氣侵入焊縫，頂鍛速度應(yīng)盡可能的大。頂鍛速度最小應(yīng)設(shè)定在在35?50mm。
[0012]⑥為減緩頂鍛后焊縫的冷卻，伴隨頂鍛有一段通電延時(shí)；通電過(guò)程，整個(gè)回路為短路狀態(tài)，所以帶電保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使變壓器線圈迅速發(fā)熱，對(duì)元器件及絕緣層造成損傷，帶電保壓時(shí)間設(shè)定為O?2秒。
[0013]⑦為焊件縱深溫度分布較平緩，加熱區(qū)間變寬，加熱區(qū)長(zhǎng)時(shí)間保持較高溫度，需要設(shè)定合適的預(yù)熱燒化距離及與之匹配的預(yù)熱燒化速度；為使大顆粒氧化物噴出焊縫，需要設(shè)定合適的連續(xù)閃光距離和速度。
[0014]⑧按不同燒化距離(在不悶車的情況下)分組進(jìn)行工藝試驗(yàn)，再對(duì)開裂件斷面組織進(jìn)行分析，確定燒化距離和燒化速度為:
預(yù)熱燒化距離 5? 20mm ;預(yù)熱燒化速度 0.5?5mm/S ;連續(xù)閃光距離5?IOmm ;連續(xù)閃光速度0.1?0.5mm/S ;連續(xù)閃光加速度O?0.5mm/S。
[0015]⑨最后，為使得連續(xù)閃光更加連續(xù)密集，需要有一定的閃光加速度，并持續(xù)一定時(shí)間以維持穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，通過(guò)計(jì)算優(yōu)化焊接速度，使預(yù)熱和閃光階段更加連續(xù)，焊接效率更高。得出的工藝參數(shù)為:
預(yù)熱燒化距離10?20mm ;預(yù)熱燒化速度I?5mm/S ；每秒抖動(dòng)次數(shù) I?11次；抖動(dòng)前進(jìn)與后退距離倍數(shù)I?3 ;連續(xù)閃光距離5?15mm ;連續(xù)閃光速度0.1?3mm/S ;連續(xù)閃光加速度O?3mm/S;頂鍛距離5?12mm ；頂鍛速度35?50 mm/S ；帶電保壓時(shí)間O?2S。
[0016]有益效果:
采用本發(fā)明所述的焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法，有效降低了斷面面積大于2200mm2的輪輞開裂率；在相同燒化距離內(nèi)制件兩端材料的損失速率，可節(jié)省材料約30%，提高生產(chǎn)節(jié)拍，降低產(chǎn)品制造成本和提升品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。采用相同的分析步驟，可實(shí)現(xiàn)用同一臺(tái)設(shè)備在不同焊接參數(shù)設(shè)定下，對(duì)不同斷面面積產(chǎn)品的焊接?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明參數(shù)分析方法的循環(huán)步驟。
[0018]圖2為零件夾持狀態(tài)。
[0019]圖3預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊的動(dòng)鉗位移-時(shí)間曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明中預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊的動(dòng)作為:
對(duì)接接頭通電后，零件夾持狀態(tài)如圖2所示，設(shè)備執(zhí)行已設(shè)定的焊接參數(shù)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠產(chǎn)生高速正、反轉(zhuǎn)的動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)夾具前進(jìn)后退，使被焊端面逐漸移近達(dá)到局部接觸，回路短暫時(shí)間內(nèi)形成短路電流加熱并熔化端部金屬,利用電阻熱加熱觸點(diǎn)產(chǎn)生閃光，直至端部在一定深度范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度分布時(shí)，迅速施加頂鍛力完成焊接，焊接時(shí)間-位移曲線如圖3所示。
[0021]實(shí)施例1
對(duì)斷面面積為2274mm2的零件采用參數(shù):預(yù)熱燒化距離14mm ;預(yù)熱燒化速度3mm/S ；每秒抖動(dòng)次數(shù)11次；抖動(dòng)前進(jìn)與后退距離倍數(shù)2 ;連續(xù)閃光距離IOmm ;連續(xù)閃光速度
0.5mm/S ;連續(xù)閃光加速度0.2mm/S ;頂鍛距離Ilmm ；頂鍛速度50 mm/S ；帶電保壓時(shí)間1S，開裂率為O。
[0022]實(shí)施例2
對(duì)斷面面積為2802mm2的零件采用采用參數(shù):預(yù)熱燒化距離14mm ;預(yù)熱燒化速度3mm/S ；每秒抖動(dòng)次數(shù)11次；抖動(dòng)前進(jìn)與后退距離倍數(shù)2 ;連續(xù)閃光距離IOmm ;連續(xù)閃光速度
0.5mm/S ;連續(xù)閃光加速度0.2mm/S ;頂鍛距離Ilmm ;頂鍛速度50 mm/S ;得到的參數(shù)開裂率為O。
【權(quán)利要求】
1.一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法，包括焊接參數(shù)設(shè)定，其特征在于:所述參數(shù)設(shè)定具體是，通過(guò)參數(shù)設(shè)定，控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠高速正反轉(zhuǎn)的動(dòng)作，同時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)夾具前進(jìn)后退，從而實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)式預(yù)熱閃；通過(guò)對(duì)材料性能分析，輪輞對(duì)焊后冷加工變形分析，對(duì)開裂斷面組織分析，得到焊接參數(shù)為: 預(yù)熱燒化距離10~20mm ； 預(yù)熱燒化速度1~5mm/S ； 每秒抖動(dòng)次數(shù) 1~11次； 抖動(dòng)前進(jìn)與后退距離倍數(shù)I~3 ; 連續(xù)閃光距離5~15mm ; 連續(xù)閃光速度0.1~3mm/S ； 連續(xù)閃光加速度O~3mm/S ； 頂鍛距離5~12mm ; 頂鍛速度35~50 mm/S ； 帶電保壓時(shí)間O~2S。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種焊接大斷面鋼制車輪的預(yù)熱燒化閃光對(duì)焊方法，其特征在于:所述焊接參數(shù)的分析步驟為，首先通過(guò)對(duì)材料性能分析，以及輪輞對(duì)焊后變形工序分析確定允許的最大總燒化距離，即預(yù)熱距離+連續(xù)閃光距離；再按不同燒化距離分組進(jìn)行工藝試驗(yàn)，并對(duì)開裂件斷面組織進(jìn)行分析，確定最佳燒化距離；最后，通過(guò)計(jì)算獲得優(yōu)化焊接參數(shù)。
【文檔編號(hào)】B23K11/04GK103894717SQ201210590354
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月31日
【發(fā)明者】楊坤 申請(qǐng)人:東風(fēng)汽車車輪有限公司