淺析PLC控制下的汽車車橋技術(shù)

王金海

摘 要：隨著科技水平的不斷提升，我國汽車產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足發(fā)展。作為汽車底盤行駛系中不可或缺的一部分，車橋在發(fā)揮作用過程中，會(huì)受到來自多個(gè)方面的壓力，同時(shí)還要承受對(duì)應(yīng)的扭矩、彎炬。因而，倘若車橋焊接性能不理想，勢(shì)必會(huì)在汽車運(yùn)行過程中，給行車人員及汽車本身帶來不利的影響，以及引發(fā)交通安全事故。基于此，本文從PLC控制系統(tǒng)的原理特征著手，分析了PLC控制下的車橋焊接性及焊接結(jié)構(gòu)，最后探討了PLC控制下汽車車橋焊接工藝優(yōu)化，旨在為為提升汽車行駛的安全性、可靠性，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng) 車橋 焊接工藝

Analysis of Automobile Axle Technology under PLC Control

Wang Jinhai

Abstract：With the continuous improvement of the level of science and technology， China's automobile industry has achieved rapid development. As an indispensable part of the automobile chassis driving system， the axle will be subjected to pressure from many aspects in the process of functioning， and at the same time， it will also bear the corresponding torque and bending torch. Therefore， if the welding performance of the vehicle axle is not ideal， it will inevitably bring adverse effects to the drivers and the vehicle itself during the operation of the vehicle， and cause traffic accidents. Based on this， this article starts from the principle characteristics of the PLC control system， analyzes the weldability and welding structure of the vehicle axle under the control of the PLC， and finally discusses the optimization of the welding process of the vehicle axle under the control of the PLC， which aims to improve the safety and the reliability of the vehicle， and provide some help to promote the sustainable and healthy development of the automobile industry.

Key words：PLC control system， vehicle axle， welding technology

1 引言

汽車車橋是汽車底盤行駛系中至關(guān)重要的一個(gè)部件，其不僅要承重、傳力，還要承受超大動(dòng)靜載荷所帶來的扭矩、彎矩，所以對(duì)其強(qiáng)度、韌性以及剛度等指標(biāo)提出了十分嚴(yán)格的要求。長(zhǎng)期以來，在汽車車橋制造產(chǎn)業(yè)中一直采用手動(dòng)焊接的生產(chǎn)方式，該種方式生產(chǎn)的車橋不僅在焊縫成型效果上暴露出很大的不足，極易造成焊縫成型不均勻、扭曲情況，同時(shí)其焊縫處還難以承受過大的壓力，極易引發(fā)焊件斷裂等問題。現(xiàn)如今，汽車車橋的焊接工藝已邁入進(jìn)自動(dòng)化階段，進(jìn)一步提升焊接質(zhì)量、深化自動(dòng)化焊接技術(shù)儼然成為車橋生產(chǎn)領(lǐng)域的必然趨勢(shì)。PLC技術(shù)作為一項(xiàng)依托編程來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)，具備諸多優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于汽車車橋焊接工藝中，可顯著提升汽車車橋焊接工藝的安全性、穩(wěn)定性[1]。因而，本文將對(duì)PLC控制下的汽車車橋技術(shù)進(jìn)行探索研究。

2 PLC控制系統(tǒng)

在PLC控制系統(tǒng)實(shí)際設(shè)計(jì)中，處理好PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)問題至關(guān)重要。這是因?yàn)檫@一程序是PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有序運(yùn)行的重要前提。PLC控制系統(tǒng)主要由自動(dòng)控制系統(tǒng)、主動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成，該兩個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)是相互獨(dú)立工作的，兩者之間不會(huì)發(fā)生相互干擾的情況，同時(shí)焊接的三個(gè)主要槍頭模式也不會(huì)發(fā)生焊接時(shí)的重疊情況。PLC控制下開展車橋焊接工作，倘若某個(gè)焊接接頭引發(fā)不良的故障問題，則另外的焊接頭將會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，從而保證焊接工作的有序進(jìn)行，確保車橋焊接件質(zhì)量滿意。對(duì)于PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行原理而言，車橋的焊接質(zhì)量直接影響著車輛的駕駛安全，特別是后橋橋殼焊接的質(zhì)量更是至關(guān)重要，所以在實(shí)際焊接時(shí)采用的焊接設(shè)備主要包括焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、控制柜等重要部分，其中焊機(jī)在運(yùn)行過程中，采用的是二氧化碳?xì)怏w自動(dòng)保護(hù)焊接法，在運(yùn)行中PLC控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接工藝運(yùn)行狀況的全面控制[2]。相關(guān)工作人員僅需在PLC控制系統(tǒng)中輸入所需焊接的對(duì)應(yīng)參數(shù)及焊接狀態(tài)后，系統(tǒng)便可結(jié)合輸入的信息，及依據(jù)自身的邏輯計(jì)算公式，開展相應(yīng)的計(jì)算，進(jìn)一步在命令執(zhí)行時(shí)對(duì)焊機(jī)運(yùn)行流程開展全面有效控制。PLC控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出突出的通用性、可控制性特征，以此可為焊接工作人員操作提供極大便利。PLC控制下的汽車車橋焊接步驟，第一應(yīng)開啟自動(dòng)焊接指令，進(jìn)而保證作業(yè)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)上升、固定。接著，基于升降氣缸的作用，焊接槍可對(duì)有待焊接的元件部位開展自動(dòng)焊接處理。同時(shí)，焊接槍還可對(duì)焊接縫的部位開展擺動(dòng)性焊接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)相對(duì)難焊接的焊接縫的有效處理，防止該部位出現(xiàn)焊接問題。最后，在焊接結(jié)束后，基于PLC控制系統(tǒng)控制，使各項(xiàng)設(shè)備元件逐步恢復(fù)至焊接前的狀態(tài)，以此便實(shí)現(xiàn)了一個(gè)循環(huán)的焊機(jī)處理。

3 PLC控制下的車橋焊接性及焊接結(jié)構(gòu)

3.1 PLC控制下的車橋焊接性

現(xiàn)階段，汽車車橋所采用的焊接材料為低碳鋼系列，主要為20鋼，結(jié)合其化學(xué)成分而言，焊接材料中碳含量偏低，同時(shí)其他可提升淬透性的合金元素也相對(duì)有限，所以在冷卻時(shí)可獲取的淬硬相對(duì)較少，并且不會(huì)發(fā)生顯著的冷裂與熱裂傾向，可實(shí)現(xiàn)良好的焊接性能。另外，該種焊接材料在添加合金時(shí)主要添加錳元素，所以錳的含量相對(duì)較大，同時(shí)在冶煉時(shí)還對(duì)硫元素進(jìn)行了合理控制，以此可有效減少低熔點(diǎn)共晶物的形成，并可有效防止熱裂紋的形成。所以，該種焊接材料在汽車車橋中的應(yīng)用鮮有發(fā)生冷裂、熱裂的情況，并且一系列焊接方法均適用于該種材料的焊接[3]。值得一提的是，為保證生產(chǎn)效率，當(dāng)前汽車車橋的焊接方法普遍采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法憑借其高效便捷的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)如今已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法具備可靠的電弧穿透力，同時(shí)其生存率可達(dá)到焊條電弧的1～3倍。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法所采用的短路過渡技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車車橋的全面焊接，同時(shí)焊接迅速、焊接變形小;因?yàn)槎趸細(xì)怏w價(jià)格低，加之焊接前對(duì)焊件處理較為簡(jiǎn)單，所以其焊接成本不及焊條電弧焊、埋弧焊的一半;二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法可有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化，在汽車車橋焊接時(shí)還可縮減對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備等的反復(fù)投入而降低成本，并且可收獲滿意的生產(chǎn)效率。

3.2 PLC控制下的車橋焊接結(jié)構(gòu)

汽車底盤行駛系主要由車架、懸架以及車橋等部分構(gòu)成，通過將這些部分連接在一起，并在它們的兩側(cè)裝置汽車車輛，便可實(shí)現(xiàn)汽車的運(yùn)行。經(jīng)由對(duì)該部分元件進(jìn)行焊接處理后，便可使車橋可有效發(fā)揮其支撐車身、傳遞載荷的作用。在該結(jié)構(gòu)焊接處理時(shí)，要求對(duì)焊接接頭的應(yīng)力情況予以著重把握，防止在焊接處理時(shí)因?yàn)樵摬课缓附討?yīng)力不足，而造成引發(fā)焊接結(jié)構(gòu)的完整性受到影響的情況。與此同時(shí)，在該結(jié)構(gòu)焊接處理時(shí)，應(yīng)對(duì)車橋整體的應(yīng)力應(yīng)變有限元進(jìn)行模擬分析，經(jīng)分析可得出，三段式連接的中部連接部位存在突出的應(yīng)力集中情況，這是因?yàn)檫B接部分存在相對(duì)大的縫隙，焊接接頭的應(yīng)用會(huì)一定程度上影響結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)而造成應(yīng)力突變，加之焊接過程是一個(gè)驟冷驟熱的過程，焊縫金屬凝固過程為非平衡結(jié)晶，不少殘余應(yīng)力難以及時(shí)消解，留存在結(jié)構(gòu)內(nèi)部最終引發(fā)應(yīng)力集中情況。基于對(duì)車橋整體應(yīng)力應(yīng)變有限元的模擬分析，焊接人員便可實(shí)現(xiàn)對(duì)車橋?qū)嶋H負(fù)載情況的有效把握，進(jìn)一步在焊接過程中，可結(jié)合負(fù)載情況，保證焊接處理的有序進(jìn)行。

4 PLC控制下汽車車橋焊接工藝優(yōu)化

基于前文分析不難發(fā)現(xiàn)，汽車車橋的焊接工藝重要影響著汽車行駛的安全性、可靠性。所以，推進(jìn)對(duì)汽車車橋焊接工藝優(yōu)化的探索研究有著十分重要的實(shí)際意義，不僅可提升汽車汽車生產(chǎn)的質(zhì)量、效益，還可推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。PLC控制下采用的汽車車橋焊接材料以焊接性能佳的低碳鋼系列為主，然而因?yàn)樵诤附訒r(shí)會(huì)留存不少殘余應(yīng)力，使得焊接質(zhì)量難以得到有效保證，為解決這一問題，要求對(duì)汽車車橋焊接工藝進(jìn)行有效優(yōu)化。首先，推進(jìn)PLC控制與二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法的有機(jī)融合，使PLC控制的反應(yīng)迅速、體積小、通用性、可控制性等優(yōu)勢(shì)可得到充分發(fā)揮，進(jìn)而切實(shí)提升汽車焊接工作的質(zhì)量、效率。基于對(duì)PLC控制與二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法的有機(jī)融合，依托PLC控制技術(shù)對(duì)焊接處理中起弧、穩(wěn)弧、息弧等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效準(zhǔn)確地控制，以此確保汽車車橋焊接工作的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步提升汽車焊接工作的質(zhì)量、效益。其次，還應(yīng)開展好對(duì)焊接工裝架夾的改良工作，通過對(duì)其進(jìn)行精確的調(diào)整，以保證其在焊接工作中可準(zhǔn)確地對(duì)工件進(jìn)行夾緊、定位，進(jìn)而保證微觀層面焊接縫隙的準(zhǔn)確性。最后，在焊接處理前，還應(yīng)開展好對(duì)相關(guān)工藝、數(shù)據(jù)的調(diào)試工作，使焊接工藝參數(shù)得到充分優(yōu)化。理想的焊接工藝參數(shù)范圍具體如下：焊接速度控制在0.1～0.5m/s，電壓控制在20～25V，電流控制在2×500A，焊條型號(hào)為Ho8Mn2SiA，焊條直徑控制在1.2mm，氣體流量控制在15～20L/s，氣源壓力控制在0.4MPa，電機(jī)轉(zhuǎn)速控制在1350轉(zhuǎn)/s[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在汽車行駛時(shí)，汽車車橋的質(zhì)量重要影響著汽車的整體質(zhì)量及行車人員的人身安全，而汽車車橋質(zhì)量則取決于汽車車橋的焊接質(zhì)量。作為汽車底盤行駛系中受力最為復(fù)雜的一個(gè)組成部分，汽車車橋韌性、強(qiáng)度以及剛度直接影響著汽車的行駛安全。PLC控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程便捷、性能佳等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而在對(duì)汽車車橋的焊接處理中，應(yīng)引入PLC控制系統(tǒng)，對(duì)車橋焊接的全面過程予以充分把握，然后再引入二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接法，對(duì)車橋的焊接材料開展全面準(zhǔn)確的焊接處理，使焊接工藝可在設(shè)置理想的參與條件下開展具體的焊接處理，這一過程可顯著提升汽車車橋焊接工作的質(zhì)量、效率，進(jìn)而為汽車行駛的安全性、可靠性提供有力保障，并促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

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