摩托車車架多數采用復雜管、板式焊接結構,是摩托車的支撐骨架,在整車中既要滿足眾多車體零件安裝的要求,又要保證車輛行駛平穩,因此對車架的結構尺寸和形狀精度要求較高。摩托車車架焊接后往往會出現變形,不但直接影響整車裝配及整車性能,還可能降低車架結構的承載能力引發事故,因此制造中限制和消除焊接變形非常重要。控制摩托車車架的焊接變形主要從設計和工藝2個方面解決,現探討如何控制車架焊接變形的措施。

1、影響車架變形的因素和焊接變形的種類

1.1 影響因素

影響車架焊接變形的因素有很多,主要有以下幾點:

a) 焊接工藝方法:不同的焊接方法將產生不同的溫度場,形成的熱變形也不相同。一般來說自動焊比手工焊加熱集中,受勢區窄,變形較小;CO2氣體保護焊焊絲細,電流密度大,加熱集中,變形小,比手工焊更適合于車架焊接。

b) 焊接參數(焊接電流、電弧電壓、焊接速度):焊接變形隨焊接電流和電弧電壓增大而增大,隨焊接速度增快而減小,其中電弧電壓的作用明顯。因此低電壓、高速大電流密度的自動焊變形較小。

c) 焊縫數量和斷面大小:焊縫數量愈多,斷面尺寸愈大,焊接變形愈大。

d) 施焊方法:連續焊、斷續焊的溫度場不同,產生的熱變形也不同。通常連續焊變形較大,斷續焊變形較小。

e) 材料的熱物理性能:不同材料的導熱系數、比熱和膨脹系數等均不同,產生的熱變形不同,焊接變形也不同。

f) 焊接夾具的設計合理性:采用焊接夾具,增加了構件的剛性,從而影響到焊接變形。

g) 構件焊接程序:焊接程序能引起構件在不同組合階段剛性變化和質心位置改變,對控制構件焊接變形有很大影響。

1.2 車架焊接變形的種類

車架結構的焊接變形分為整體變形和局部變形,整體變形是焊接以后,整個構件的尺寸或形狀發生變化,包括縱向和橫向收縮,彎曲變形和扭曲變形等;局部變形是指焊接后構件的局部區域出現變形,包括角變形和波浪變形等。

2、設計措施

2.1 合理的焊縫尺寸和形式

焊縫尺寸直接關系到車架的焊接工作量和焊接變形大小,焊縫尺寸大,焊接工作量大,焊接變形也大。因此,在保證車架承載能力的情況下,應盡量減小焊縫尺寸,但并不是說焊縫尺寸越小越好,焊縫尺寸太小,冷卻速度快,容易產生裂紋、熱影響區硬度過高等焊接缺陷;應在保證焊接質量的前提下,按板厚(管壁厚)來選取工藝上允許的最小焊縫尺寸。

2.2 合理的焊縫數目

在車架結構中力求焊縫數量合理,焊縫不宜過分集中,盡量避免2條或3條焊縫垂直交叉。有時為了減小車架質量,采用壁厚較薄的鋼管加筋板來焊接車架,以提高車架的穩定性和剛性,其實這樣既增加了構件和焊接的工作量,還因焊接變形大增加校正工時。因此,適當增加管壁厚或管徑,減少筋板,車架質量稍大一些也是比較經濟的。另外,合理選擇筋板形狀,適當安排筋板位置,也可以減少焊縫達到提高筋板加固的效果。

2.3 合理的焊縫位置

設計車架時,盡可能將焊縫對稱于截面中性軸,這樣能使焊縫引起的撓曲變形互相抵消;或者使焊縫接近斷面中性軸,以減少焊縫引起的撓曲。

3、工藝措施

3.1 反變形法

反變形法是事先估計好焊接結構變形的大小和方向,然后在組合(點固焊)時給予一個相反方向的變形來抵消焊接變形,這是使焊后構件保持設計要求的一種工藝方法,也是車架生產中較常用的一種控制變形方法。

因焊接變形影響因素很多,包括焊接順序、拘束度、焊接條件和接頭特征等,焊接手冊中的變形估算公式及有關圖表只能提供一個大致數值,有關變形量的確定可以參考文獻。在實際生產的工藝規范和相同條件下通過試驗來實測確定,再根據所得數據確定反變形量,并在焊胎制造中應用,可獲得比較好的效果。

3.2 剛性固定法

當不便采用反變形時,將零部件加以固定來限制焊接變形。車架生產中普遍采用焊接夾具定位和緊固,裝夾的剛度越大,變形越小。

3.3 合理施焊

CO2氣體保護焊與其它電弧焊相比,具有生產率高、焊接成本低、能耗低、適用范圍廣、抗銹能力強、焊后無須清渣等優點,所以車架采用CO2氣體保護自動(半自動)焊接。同時由于CO2氣體保護焊電弧熱量集中,加熱面積小,以及CO2氣流的冷卻作用,所以,工件的焊接變形也較小。此外,在焊接時適當降低規范,選用較低的線能量,可以有效地防止焊接變形,但線能量不能過低,否則影響焊接質量。

3.4 合理的焊接順序

焊接順序對焊接結構的變形有很大影響。焊接順序合理,焊接變形可以通過自由收縮,互相抵消;焊接順序不合理,焊接變形將互相疊加。為便于控制焊接變形,盡量采用對稱焊接,以使焊縫引起的變形相互抵消。焊縫不對稱的,先焊焊縫少的一側,因為焊縫越長,變形越大,先焊焊縫少的一側,可

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