淺析輕型汽車后橋橋殼焊接工藝

楊陽 陳龍 李柯 劉新亞

河南奔馬股份有限公司 河南省許昌市 461500

1 引言

后橋是汽車的關鍵零部件之一，其焊接質量的好壞直接關系到汽車的安全性問題，它不但要承重和傳力，還要承受由動載荷和靜載荷所引起的較大的彎矩和扭矩，為此要求后橋應具有足夠的強度、剛度和韌性，這就對橋殼的焊接質量提出了很高的要求，進而來滿足橋殼的使用功能。

2 沖焊橋殼的基本結構形式

我公司生產的橋殼的基本結構形式如圖1所示，兩端半軸套管材料為45，橋殼上、下片材料為Q345，板厚為8mm；橋殼后蓋材料為Q235，板厚為4mm。

3 焊接工藝性分析及方案制定

橋殼母材采用Q345板材沖壓而成，Q345為低合金結構鋼，它比Q235類型的低碳鋼抗拉強度和屈服強度高一等級，具有良好的可焊性。半軸套管是該汽車后橋的重要組成部件，連接橋殼中段和兩端法蘭盤，因此，需要有較高的剛性和耐磨性。我司半軸套管采用45，45屬于中碳鋼，此種材料具有較好塑性，但焊接性較差，空冷時焊縫熱影響區會出現針狀馬氏體組織，硬度大，塑性差，易產生脆性斷裂，而且可供選擇的焊接規范非常小，當電流過小時則熄弧，焊縫成形不良，電流過大時則咬邊，冷卻速度稍大時則產生熱裂紋[1]。因此，為提高焊接接頭的綜合性能，在焊接過程中需要控制焊接線能量及焊接接頭含氫量[2]，焊前需要預熱，焊后需要緩冷。

考慮到焊接接頭的綜合性能和生產效率，在生產過程中我公司采用了生產效率高、便于機械化和自動化生產、焊縫中含氫量少的CO2氣體保護焊的焊接方法。

4 焊接方法及焊材選用

由于橋體的母材材質分別為Q345和45鋼，我公司選用氣體保護焊實心焊絲ER50-6，Φ1.2mm焊絲，采用富氬（Ar（80%）+CO2（20%））氣體保護焊作為橋體的焊接方法。CO2氣體純度達到99.5%以上，Ar氣體純度達到99.9%以上。

5 焊接工藝及要求

4.1 焊前處理

（a）坡口制備

①為了保證坡口的平整和無裂紋、分層、夾雜等缺陷，設計母材上下片對接邊緣坡口型式如下圖2，并采用冷加工方法進行加工。坡口角度α：60～65°，根部間隙b：0～1mm，鈍邊為 c：0～2mm。

②在母材與半軸套管對接邊緣開V型坡口如下圖3所示，并采用冷加工方法進行加工，坡口角度α：65°～75°，根部間隙b：4～5mm，鈍邊為c：0～2mm；半軸套管坡口邊到軸肩的距離：d≥12mm。

（b）坡口表面及兩側（以離坡口邊緣的距離計算20mm）應將水、鐵銹、油污、積渣和其它有害雜質清理干凈。

圖1 橋殼基本結構

圖2 橋殼上下片組對

圖3 橋殼與半軸套管組對

（c）為防止粘附焊接飛濺，坡口兩側各50mm范圍內涂刷防飛濺劑。

（d）焊絲進行除油、銹、烘干處理，并保持保護氣體干燥、純凈。

4.2 組焊流程，見圖4

4.3 施焊過程控制

（1）橋殼Y型焊縫焊接一般坡口為60°，焊接示意圖如圖3所示，打底焊焊后應對工件進行檢查，不得出現焊穿、漏焊等缺陷，對缺陷及時修補并去除焊渣和浮銹層，合格后進行下一層焊縫的焊接，要求焊透率為75%以上，焊縫余高2～3mm，焊縫寬度12mm左右。

（2）半軸套管環縫焊接一般坡口為60°，焊接示意圖如圖5，為防止焊接冷裂紋，焊前必須進行預熱處理，預熱方式采用氧乙炔中性焰加熱，預熱溫度150℃～250℃，重點偏向45鋼一側，范圍在焊縫兩側各100mm內，焊接過程中嚴格控制層間溫度。

圖5 Y型焊縫形式

圖6 半軸套管環焊縫形式

焊接時應對焊縫附近螺紋孔進行防護，避免進入焊渣、飛濺，要求焊透率100%，焊縫寬度12mm左右，焊縫余高2～3mm。

（3）橋殼定位點焊附件：點焊時電流要調大一些，一般要求焊縫高3～4mm、焊縫長為20～30mm。

（4）橋殼后蓋及主減固定板焊接：一般為角焊縫，焊縫高3～8mm，要求焊透率為75%以上。

4.4 焊后處理

焊后清理干凈焊縫表面的氧化皮及周邊的焊接飛濺。如出現焊縫成型差、有缺陷、焊接不到位等情況，應及時采取補焊、修磨等措施進行處理。

橋殼與半軸套管環縫焊后應進行消除應力熱處理，溫度為600℃～650℃。可在焊接過程中用錘擊法減小焊接應力，焊后用氧乙炔中性火焰加熱焊縫緩冷，避免熱裂紋的產生。

5 橋殼焊接質量及檢測要求

（1）焊接三角板、直縫焊、后蓋、加強圈等焊透率為75%以上，檢測方法為焊縫剖開后用20倍放大鏡檢測。

（2）對橋殼與半軸套管對接環焊縫進行超聲波100%全探傷，達到關鍵焊縫Ⅱ級質量要求。

（3）后橋總成氣密性檢測100%全檢測。由于后橋殼密封性要求較高，所以一般采用高壓充氣后浸液試漏檢驗，如果出現焊接不良導致滲漏，需進行補焊焊接，直至不再滲漏為止。

（4）大批量生產時，每月需隨機抽樣1根當月生產的后橋殼總成，對其軸管環焊縫進行切片取樣，用20倍放大鏡檢測環焊軸管焊透率為100%，并檢查其熱影響區的金相組織、硬度。

（5）橋殼總成垂直彎曲疲勞臺架試驗必須達到國家汽車行業標準《QC/T534-1999汽車驅動橋臺架試驗評價指標》中規定：取其中值疲勞壽命不低于80萬次，試驗樣品中最低不得低于50萬次的國家安全標準。

6 結語

通過對我司汽車后橋橋殼焊接工藝流程進行描述，表明了汽車后橋橋殼焊接的關鍵工藝要求，采用此工藝保證了橋殼的焊接質量，達到產品的設計要求。

圖4 組焊流程