汽車車橋作為汽車底盤行駛系中的重要組成部分，受力復(fù)雜，它不但承重和傳力，還承受巨大的動載荷和靜載荷所形成的彎矩和扭矩，為此要求后橋有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌性。在眾多焊縫中。橋殼的焊接質(zhì)量是直接關(guān)系到汽車的行駛安全和乘客及司機(jī)人身安全。因此保證后橋的焊接質(zhì)量是十分重要的。

　　1 焊接性分析

　　1.1 材料焊接性

　　目前汽車車橋所用材料多為低碳鋼系列，以20鋼為主，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.17.o.23C.0.17~0.37Si，0.35~0.65Mn，Cr

　　在冶煉過程中對S的含量又進(jìn)行了嚴(yán)重控制，這就保證了具有較大的Mn/S值.降低低熔點(diǎn)共晶物形成的幾率，對熱裂紋有很好的抑制作用。因此這種材料的焊接性相對較好。焊接冷裂、熱裂傾向較小.常規(guī)的焊接方法均可應(yīng)用于此材料的焊接。但是，考慮到生產(chǎn)效率問題。現(xiàn)在汽車車橋的焊接方法基本多采用CO：氣體保護(hù)焊。

　　1.2 工藝可行性

　　CO2氣體保護(hù)焊作用一種高效的焊接方法已在下程生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用。C02氣體保護(hù)焊的電弧穿透力強(qiáng)。生產(chǎn)率比焊條電弧高l～3倍;CO2氣體保護(hù)焊采用短路過渡技術(shù)可以用于全方位的焊接，對于薄壁構(gòu)件焊接質(zhì)量高，焊接變形小，焊接速度快;CO2氣體價格便宜，且焊前對焊件處理可從簡。其焊接成本只有埋弧焊和焊條電弧焊的40%～50%;CO2氣體保護(hù)焊易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，在汽車焊接中還可減少對設(shè)備、場地、工裝夾具的多次投入而減少成本，提高生產(chǎn)效率;抗銹能力較強(qiáng)，焊縫含氫量低。成一體，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。由于汽車車橋在整車中不但要支撐車身，還要傳遞載荷，所以其受力情況比較復(fù)雜，為了清楚反映車橋負(fù)載狀況下的作用情況，對車橋整體進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變有限元模擬分析，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三段式連接的中部連接處應(yīng)力集中現(xiàn)象較明顯。這是由于連接處存在較大的縫隙(為焊接而采用的坡口)。焊接接頭的出現(xiàn)本身就破壞了結(jié)構(gòu)的完整性易產(chǎn)生應(yīng)力突變。而焊接過程又是一個急冷急熱的過程，焊縫金屬凝固過程為非平衡結(jié)晶，大量殘余應(yīng)力無法及時釋放，而滯留在結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。

　　圖1 汽車車橋結(jié)構(gòu)示意圖

　　從強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果來看.由于加載和結(jié)構(gòu)上的原因，在結(jié)構(gòu)局部地方存在應(yīng)力集中(最大應(yīng)力出算結(jié)果表明有動荷系數(shù)時應(yīng)力集中現(xiàn)象加大.最大應(yīng)力值上升，同時疲勞壽命減小。因此對汽車車橋焊接工藝的研究很有必要。

　　3 焊接工藝優(yōu)化

　　由上述分析可以發(fā)現(xiàn)，由于汽車車橋所用材料屬于低碳鋼，焊接性較好，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性.大量殘余應(yīng)力的存在將誘發(fā)焊接缺陷。使材料的疲勞壽命無法滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此對傳統(tǒng)的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化改造尤為重要。PLC控制技術(shù)作為一種新興的控制技術(shù)，由于具有反應(yīng)速度快、精度高、體積小的優(yōu)點(diǎn)并已在工業(yè)生產(chǎn)上得到廣泛使用。為此將PLC控制技術(shù)引入CO2氣體保護(hù)焊過程中，通過PLC精準(zhǔn)控制丁藝過程中的起弧、穩(wěn)弧、息弧，并對與之相配合裝夾具進(jìn)行精確地引導(dǎo)，進(jìn)而保證焊接質(zhì)量的可控性和可再現(xiàn)性。經(jīng)過相應(yīng)的前期調(diào)試試驗(yàn)，對焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其最佳的工藝參數(shù)范圍見表l，焊現(xiàn)位置)問題，在制造過程中應(yīng)加強(qiáng)工藝保證;計(jì)接材料為ER49.1。

　　表1 焊接工藝參數(shù)Tab.1 The welding proce鯔parameters

　　4 焊接接頭性能分析

　　為了驗(yàn)證PLC控制下C02氣體保護(hù)焊工藝參數(shù)的可行性和最優(yōu)性，對此參數(shù)下的焊接接頭進(jìn)行相應(yīng)的力學(xué)性能和顯微組織分析。

　　4.1 硬度分析

　　由于汽車車橋結(jié)構(gòu)的特殊性。在加工、檢測過程中很難將其加工成拉伸試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，而傳統(tǒng)熱軋鋼的抗拉強(qiáng)度與硬度之間有一定的比例關(guān)系，即抗拉強(qiáng)度等于硬度值的3.5倍，所以對焊接接頭進(jìn)行相應(yīng)的硬度試驗(yàn).以此近似評價其抗拉強(qiáng)度。圖2為焊接接頭的硬度分布圖。可見其硬度的最大值出現(xiàn)在焊接接頭的區(qū)域，母材和焊縫的硬度均低于HAZ.而母材與焊縫相對比，焊縫的硬度略高于母材。通過硬度數(shù)據(jù)分布圖可明顯發(fā)現(xiàn)焊縫處硬度分布比較均勻.通過硬度折換成抗拉強(qiáng)度也達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求，這說明應(yīng)用PLC控制的自動焊機(jī)在給定的焊接工藝參數(shù)范嗣內(nèi)能夠有效的控制焊接缺陷。并且很好的解決了未焊透問題.使焊接接頭的力學(xué)性能達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)要求。

　　4.2 焊接接頭金相分析

　　為了更清晰地揭示焊接接頭力學(xué)性能變化的根本原因。對焊接接頭進(jìn)行了相應(yīng)的顯微組織分析，其金相圖片見圖3。可看出，無論是母材、焊縫還是，其組織形態(tài)均為P+F，只是兩種組織的形態(tài)有所區(qū)別。在母材中P呈一定的方向性排列.在其晶界散落一定量的F，這為典型的軋制組織：而在焊縫組織中其規(guī)則的軋制組織已經(jīng)無法找到.取而代之的是大量樹枝晶和等軸晶;在地皚區(qū)域由于位置介于母材和焊縫之間，所以其組織也介于兩者之間，只是組織有所粗大。這種組織形態(tài)與上述的硬度數(shù)據(jù)基本吻合，這充分說明PLC控制下的CO2氣體保護(hù)焊工藝基本可行，而且質(zhì)量過關(guān)。

　　5 結(jié)論

　　(1)C02氣體保護(hù)焊工藝可成功應(yīng)用于汽車車橋的焊接。

　　(2)PLC控制下的C02氣體保護(hù)焊工藝，由于采用的精確控制技術(shù)，使焊接接頭性能得到進(jìn)一步提高，滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。