CN103831591A - 镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：焊前处理；前三角焊接、校正；后三角焊接、校正；全检；焊接时，分别将车架的前、后三角组立，采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电压为14-20V，焊接电流为100-200A；焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T。本发明的有益之处在于：无需增加壁厚或加补强片亦可保证车架焊后强度，节约成本，而且可以保证轻质要求；合理的焊接工艺参数，保证了车架焊缝焊后无缺陷；焊后无需整车热处理，提高了整体生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种车架的焊接方法，具体涉及一种针对镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，属于车架焊接技术领域。
背景技术
镁的蒸气压高，易氧化，在焊接时容易产生热裂纹、气孔、未融合、烧穿等缺陷。应交通运输结构轻量化要求，镁合金的焊接技术水平的发展越来越受到重视，新的焊接方法如搅拌摩擦焊、电子束焊、钎焊等不断应用到镁及镁合金的焊接中。但是，对于镁合金管尤其是薄壁无缝管的焊接难度还很大，搅拌摩擦焊依靠搅拌头的摩擦产生热量，使元素扩散和晶粒再结晶实现金属的结合，特别适合镁合金、铝合金等熔点较低的金属。但是，搅拌摩擦焊对工件的定位要求严格，焊接薄壁结构比较困难，电子束焊和扩散焊也难以实现薄壁管的焊接，钎焊接头的强度低，基本上不能满足使用要求。
镁合金比强度和比刚度高，抗震能力强，切削加工性能优良，能承受比铝合金更大的冲击载荷且密度远低于常用的钢铁和铝合金材料，所以镁合金的开发和应用近来一直受到世界各国的关注，现在镁合金管材已广泛应用到航空、汽车以及自行车等领域。
以自行车为例，镁合金车架要比用钢、铝合金制造的自行车轻，与质量相当的碳纤维材料相比又有很大的价格优势。然而，用镁合金制作的自行车车架面临的主要技术问题是焊接性能不稳定，容易在焊道处产生夹杂、气孔、咬边等缺陷，这些对于塑性差的镁合金十分敏感。此外，焊接后通常会在基体与焊道附近存在一个强度差，疲劳振动测试达不到标准要求。自行车架焊接涉及到的部件及焊缝较多，如果焊接次序不当会带来焊后变形，影响焊接和装配精度。
现有技术所采用的解决方案有：
1、增加管材的壁厚；
2、在焊道外加补强片；
3、设计车架夹紧装置。
然而，增加镁合金管的厚度或者在焊道外加补强片都会增加车架的重量，与轻便的理念相悖。另外，由于工装设计较为复杂，装配自由度和焊接灵活性较差。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，该焊接方法通过合理的焊接顺序以及良好的焊接规范参数可以实现自行车车架的轻量化，并且焊后不需进行整车热处理也能保证车架的强度要求。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）焊前处理：备料，将镁合金薄壁无缝管的表面打磨光亮，将焊丝烘干待用；
（2）前三角焊接：将车架的前三角组立，采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电流为100-200A，焊接电压为14-20V；
（3）前三角校正：熔焊结束后对前三角变形的部位进行机械校正；
（4）后三角焊接：将车架的后三角组立，采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电流为100-200A，焊接电压为14-20V；
（5）后三角校正：熔焊结束后对后三角变形的部位进行机械校正；
（6）全检：整车做振动测试，通过测试的即为合格产品。
前述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，前述焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T。
前述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，前述焊丝的成分与镁合金薄壁无缝管的成分相同。
前述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，前述焊丝的直径为2.0-2.5mm。
本发明的有益之处在于：
1、无需增加壁厚或加补强片亦可保证车架焊后强度，节约成本，而且可以保证轻质要求；
2、合理的焊接工艺参数，保证了车架焊缝焊后无缺陷；
3、焊后无需整车热处理，提高了整体生产效率，降低了生产成本；
4、焊丝选用与镁合金薄壁无缝管相同的材料，保证了焊缝与基材的等强匹配。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法作具体的介绍。
实施例1
第一步：焊前处理
1、备料，具体的，对镁合金薄壁无缝管做打孔、扩宽等处理。
2、对镁合金薄壁无缝管进行表面处理，将管材的表面打磨光亮。
3、将焊丝烘干，待用。所选用的焊丝其成分与镁合金薄壁无缝管的成分相同，从而可以保证焊缝与基材的等强匹配。另外，焊丝的直径控制在2.0-2.5mm范围内，优选2.2mm。
第二步：前三角焊接
1、将车架的前三角组立，经品管确认后方可进行后续的焊接。
2、采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电压为14V，焊接电流则根据镁合金薄壁无缝管的壁厚进行调节，焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T，在本实施例中，镁合金薄壁无缝管的壁厚T=1.8mm，则焊接电流I=180A，通常焊接电流的取值为100-200A。
第三步：前三角校正
熔焊结束后对前三角变形的部位进行机械校正。
铝车架焊后需进行整车热处理，而镁合金车架在该焊接方法及规范下完成后无需整车热处理过程，大大降低了生产成本，提高了效率。
第四步：后三角焊接
1、将车架的后三角组立，经品管确认后方可进行后续的焊接。
2、采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接工艺参数与第二步的焊接工艺参数相同，即焊接电压为14V，焊接电流则根据镁合金薄壁无缝管的壁厚进行调节，焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T，在本实施例中，镁合金薄壁无缝管的壁厚T=1.8mm，则焊接电流I=180A，通常焊接电流的取值为100-200A。
第五步：后三角校正
熔焊结束后对后三角变形的部位进行机械校正。在该焊接方法及规范下完成后无需整车热处理过程。
第六步：全检
整车做振动测试，通过测试的即为合格产品。
实施例2
第一步：焊前处理
1、备料，具体的，对镁合金薄壁无缝管做打孔、扩宽等处理。
2、对镁合金薄壁无缝管进行表面处理，将管材的表面打磨光亮。
3、将焊丝烘干，待用。所选用的焊丝其成分与镁合金薄壁无缝管的成分相同，从而可以保证焊缝与基材的等强匹配。另外，焊丝的直径控制在2.0-2.5mm范围内，优选2.2mm。
第二步：前三角焊接
1、将车架的前三角组立，经品管确认后方可进行后续的焊接。
2、采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电压20V，焊接电流则根据镁合金薄壁无缝管的壁厚进行调节，焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T，在本实施例中，镁合金薄壁无缝管的壁厚T=1.8mm，则焊接电流I=180A，通常焊接电流的取值为100-200A。
第三步：前三角校正
熔焊结束后对前三角变形的部位进行机械校正。
铝车架焊后需进行整车热处理，而镁合金车架在该焊接方法及规范下完成后无需整车热处理过程，大大降低了生产成本，提高了效率。
第四步：后三角焊接
1、将车架的后三角组立，经品管确认后方可进行后续的焊接。
2、采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接工艺参数与第二步的焊接工艺参数相同，即焊接电压为20V，焊接电流则根据镁合金薄壁无缝管的壁厚进行调节，焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T，在本实施例中，镁合金薄壁无缝管的壁厚T=1.8mm，则焊接电流I=180A，通常焊接电流的取值为100-200A。
第五步：后三角校正
熔焊结束后对后三角变形的部位进行机械校正。在该焊接方法及规范下完成后无需整车热处理过程。
第六步：全检
整车做振动测试，通过测试的即为合格产品。
经验证，采用本发明的焊接方法获得的车架：
（1）在未增加壁厚和未加补强片的情况下，其焊后强度仍然得到了保证，也就是说，采用本发明的方法焊接车架既可以节约成本，还可以保证轻质要求。
（2）焊后振动测试数据：80kg载荷，420HZ，振动次数可达20万次，通过了日本和美国标准。常规技术焊接的车架疲劳持久次数很难达到10万次，仅仅通过中国行业标准。
（3）合理的焊接工艺参数还保证了车架焊缝焊后无缺陷。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）焊前处理：备料，将镁合金薄壁无缝管的表面打磨光亮，将焊丝烘干待用；
（2）前三角焊接：将车架的前三角组立，采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电流为100-200A，焊接电压为14-20V；
（3）前三角校正：熔焊结束后对前三角变形的部位进行机械校正；
（4）后三角焊接：将车架的后三角组立，采用钨极氩弧焊进行焊接，先在台位上进行点焊定位，再进行全部熔焊，焊接电流为100-200A，焊接电压为14-20V；
（5）后三角校正：熔焊结束后对后三角变形的部位进行机械校正；
（6）全检：整车做振动测试，通过测试的即为合格产品。
2.根据权利要求1所述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，所述焊接电流与镁合金薄壁无缝管的壁厚的关系为：I=164+9.09T。
3.根据权利要求1所述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，所述焊丝的成分与镁合金薄壁无缝管的成分相同。
4.根据权利要求3所述的镁合金薄壁无缝管车架的焊接方法，其特征在于，所述焊丝的直径为2.0-2.5mm。
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