一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種包括焊接參數(shù)設定，所述參數(shù)設定具體是，通過參數(shù)設定，控制伺服電機轉子驅動滾珠絲杠高速正反轉的動作，同時驅動動夾具前進后退，從而實現(xiàn)抖動式預熱閃；通過對材料性能分析，輪輞對焊后冷加工變形分析，對開裂斷面組織分析。采用本發(fā)明所述的焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法，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等優(yōu)點。采用相同的分析步驟，可實現(xiàn)用同一臺設備在不同焊接參數(shù)設定下，對不同斷面面積產(chǎn)品的焊接。
【專利說明】一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輪預熱閃光對焊工藝，尤其是一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法。
【背景技術】
[0002]實踐證實，連續(xù)閃光對焊工藝對斷面面積超過2200mm2的零件焊透性較差。因熱輸入不足，零件燒化不充分，輪輞對焊焊縫結合強度不夠，導致后續(xù)加工變形過程的開裂率較高。為解決這一問題，急需設計一套基于伺服電機驅動閃光對焊機的抖動(動夾具快速前進后退往復運動)式預熱的閃光對焊工藝。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種斷面面積大于2200mm2的鋼制車輪預熱閃光對焊工藝及相應的研究步驟；通過參數(shù)的設定，能夠充分加熱零件，提高對焊焊縫結合強度，降低焊縫開裂；通過在不同規(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)，實現(xiàn)不同斷面面積產(chǎn)品的預熱閃光對焊。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的研究步驟如下:一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法，包括焊接參數(shù)設定，其特征在于:所述參數(shù)設定具體是，通過參數(shù)設定，控制伺服電機轉子驅動滾珠絲杠高速正反轉的動作，同時驅動動夾具前進后退，從而實現(xiàn)抖動式預熱閃；通過對材料性能分析，輪輞對焊后冷加工變形分析，對開裂斷面組織分析，得到焊接參數(shù) 為:
預熱燒化距離10~20mm ；
預熱燒化速度I~5mm/S ；
每秒抖動次數(shù) I~11次；
抖動前進與后退距離倍數(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 ；
帶電保壓時間O~2S。
[0005]上述技術方案所述焊接參數(shù)的分析步驟為，首先通過對材料性能分析，以及輪輞對焊后變形工序分析確定允許的最大總燒化距離，即預熱距離+連續(xù)閃光距離；再按不同燒化距離分組進行工藝試驗，并對開裂件斷面組織進行分析，確定最佳燒化距離；最后，通過計算獲得優(yōu)化焊接參數(shù)。
[0006]所述焊接參數(shù)的分析步驟具體是:
①通過對材料性能分析，以及輪輞對焊后擴口、滾型、精擴各工序變形量變化研究，反推燒化總行程(即:輪輞對焊以后損失的長度)的合理區(qū)間，確定允許的最大總燒化距離(預熱距離+連續(xù)閃光距離)為:20?40_。
[0007]②在相同功率條件下，每秒抖動次數(shù)越多(即預熱抖動頻率越快)，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，每秒抖動次數(shù)為8?11。
[0008]③要建立起穩(wěn)定的抖動，又不至于造成悶車(悶車:零件兩端迅速接觸上后，電流通過零件產(chǎn)生電阻熱，使端部局部焊合，在動鉗口未后退時焊縫冷卻產(chǎn)生結合力，使得后退動作無法執(zhí)行)，則需要設定合適的前進和后退倍數(shù)；本機抖動過程前進和后退速度大小相等，所以，當倍數(shù)設為I時，動夾具將會以原位為中心做左右振幅相同的振動。為保證動夾具持續(xù)前進焊接，倍數(shù)必須大于I。
[0009]零件抖動接觸瞬間回路實際為短路狀態(tài)，端部接觸越緊密，接觸電阻越小，流過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)應盡可能大。當倍數(shù)在I?3之間時可以獲得較好的預熱效果。
[0010]④頂鍛距離過小，零件兩端不能形成良好的結合；頂鍛距離過大，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，焊包斜度應在70?80°范圍內，當頂鍛距離在5?12_時效果最好。
[0011]⑤在頂鍛距離合理設定的情況下，為防止空氣侵入焊縫，頂鍛速度應盡可能的大。頂鍛速度最小應設定在在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；通電過程，整個回路為短路狀態(tài)，所以帶電保壓時間過長會使變壓器線圈迅速發(fā)熱，對元器件及絕緣層造成損傷，帶電保壓時間設定為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)長時間保持較高溫度，需要設定合適的預熱燒化距離及與之匹配的預熱燒化速度；為使大顆粒氧化物噴出焊縫，需要設定合適的連續(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)分組進行工藝試驗，再對開裂件斷面組織進行分析，確定燒化距離和燒化速度為:
預熱燒化距離 5? 20mm ;預熱燒化速度 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)一定時間以維持穩(wěn)定的溫度場，通過計算優(yōu)化焊接速度，使預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:
預熱燒化距離10?20mm ;預熱燒化速度I?5mm/S ；每秒抖動次數(shù) I?11次；抖動前進與后退距離倍數(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熱燒化閃光對焊方法，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等優(yōu)點。采用相同的分析步驟，可實現(xiàn)用同一臺設備在不同焊接參數(shù)設定下，對不同斷面面積產(chǎn)品的焊接。【專利附圖】

【附圖說明】
[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預熱燒化閃光對焊的動鉗位移-時間曲線。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明中預熱燒化閃光對焊的動作為:
對接接頭通電后，零件夾持狀態(tài)如圖2所示，設備執(zhí)行已設定的焊接參數(shù)，伺服電機轉子驅動滾珠絲杠產(chǎn)生高速正、反轉的動作，同時驅動動夾具前進后退，使被焊端面逐漸移近達到局部接觸，回路短暫時間內形成短路電流加熱并熔化端部金屬,利用電阻熱加熱觸點產(chǎn)生閃光，直至端部在一定深度范圍內達到預定溫度分布時，迅速施加頂鍛力完成焊接，焊接時間-位移曲線如圖3所示。
[0021]實施例1
對斷面面積為2274mm2的零件采用參數(shù):預熱燒化距離14mm ;預熱燒化速度3mm/S ；每秒抖動次數(shù)11次；抖動前進與后退距離倍數(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 ；帶電保壓時間1S，開裂率為O。
[0022]實施例2
對斷面面積為2802mm2的零件采用采用參數(shù):預熱燒化距離14mm ;預熱燒化速度3mm/S ；每秒抖動次數(shù)11次；抖動前進與后退距離倍數(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。
【權利要求】
1.一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法，包括焊接參數(shù)設定，其特征在于:所述參數(shù)設定具體是，通過參數(shù)設定，控制伺服電機轉子驅動滾珠絲杠高速正反轉的動作，同時驅動動夾具前進后退，從而實現(xiàn)抖動式預熱閃；通過對材料性能分析，輪輞對焊后冷加工變形分析，對開裂斷面組織分析，得到焊接參數(shù)為: 預熱燒化距離10~20mm ； 預熱燒化速度1~5mm/S ； 每秒抖動次數(shù) 1~11次； 抖動前進與后退距離倍數(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 ； 帶電保壓時間O~2S。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接大斷面鋼制車輪的預熱燒化閃光對焊方法，其特征在于:所述焊接參數(shù)的分析步驟為，首先通過對材料性能分析，以及輪輞對焊后變形工序分析確定允許的最大總燒化距離，即預熱距離+連續(xù)閃光距離；再按不同燒化距離分組進行工藝試驗，并對開裂件斷面組織進行分析，確定最佳燒化距離；最后，通過計算獲得優(yōu)化焊接參數(shù)。
【文檔編號】B23K11/04GK103894717SQ201210590354
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】楊坤 申請人:東風汽車車輪有限公司