CN106627014B - 一种车轴纵臂结构及其焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种车轴纵臂结构及其焊接方法，所述车轴纵臂结构包括衬套管，一端焊接在所述衬套管上的上翼梁和下翼梁，以及焊接在所述上翼梁和所述下翼梁中间的中心网块；所述中心网块一端面焊接在所述衬套管上。先焊接衬套管与上翼梁及下翼梁的搭接处，再焊接上下翼梁与衬套管之间的四个夹角处，然后焊接中心网块与衬套管拼接处，最后焊接上下翼梁与中心网块的拼接处。采用对称焊接和分段退焊等技术方法，先焊应力集中的位置，再焊接应力分散的位置；先焊接同一侧，再焊接对称的位置，待焊接处的温度冷却后再接着焊接同一侧。将焊接变形量降低到最小，保证了结构的尺寸和产品的焊接效果，精度足够高。

Description

一种车轴纵臂结构及其焊接方法
技术领域
本发明涉及一种车轴附件结构及其焊接方法，具体涉及半挂车车轴纵臂及其焊接方法。
背景技术
所述车轴纵臂为半挂车车轴的附件，产品主要结构由主轴、纵臂组件、减震座、锚式板座、制动底板、固定座、凸轮轴支架、气室座组件等组成。其中，主轴经过成型、热处理、粗车、淬火、精车、精磨等多道工序加工后才能制成，并与上述零部件组装焊接而成。半挂车带纵臂梁车轴由主轴中心划分形成左右对称式的分布，而经过精加工后的主轴，特别是纵臂再焊接，主要问题就是焊后易产生焊接变形，如果不能有效地控制焊接变形，产品将无法满足图纸技术的要求，产品甚至会产生报废的可能。因此，合理有效地控制焊接变形是此产品是否满足图纸技术的要求的一种重要工作与措施。
目前，通用的焊接顺序编排技术与方法，只适用于广义的范畴。而不同的焊接结构形式都有着其特殊的焊缝布局，车轴纵臂焊接结构构造是由衬套管、带曲面的下翼梁、中心网块和上翼梁组成，衬套管与下翼梁、中心网块及上翼梁构件结合处，焊缝交叉重叠形成焊接应力集中区域，而下翼梁、中心网块和上翼梁按其设计结构形式自然形成一种带曲面的“工字梁”结构。使此类结构极易造成由于焊接顺序不当、焊接输入不当和焊接时焊接方向错误等原因，造成焊接结构整体扭曲变形，结果无法保证结构尺寸符合图纸技术要求。此外，申请号为：CN201110460702.4的对比文件公开了“一种车架纵梁的焊接方法”，此方法是针对车架纵梁，属于轿车的结构，是铝合金材料结构，与本申请具有实质性的差异。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种车轴纵臂焊接顺序编排方法，该方法能够充分避免焊接应力集中以及热应力引起的变形，保证焊接的形变量最小。
本发明实现上述目的的技术方案为：
一种车轴纵臂结构，所述车轴纵臂结构包括衬套管，一端焊接在所述衬套管上的上翼梁和下翼梁，以及焊接在所述上翼梁和所述下翼梁中间的中心网块；所述中心网块一端面焊接在所述衬套管上。
所述下翼梁为曲面结构，所述上翼梁为直面结构；所述上翼梁、所述下翼梁以及所述中心网块构成曲面工字结构。
所述中心网块与主轴拼接并焊接成型。
一种车轴纵臂结构焊接方法，其焊接步骤为：
步骤一，在所述衬套管和所述下翼梁搭接处外侧焊接第一焊缝；
步骤二，在所述衬套管和所述上翼梁搭接处外侧焊接第二焊缝；
步骤三，在所述衬套管和所述上翼梁形成的夹角处焊接第三焊缝；
步骤四，在所述衬套管和所述下翼梁形成的夹角处焊接第四焊缝；
步骤五，在所述衬套管和所述中心网块的拼接处焊接第五焊缝；
步骤六，在所述中心网块与所述上翼梁的拼接处焊接第六焊缝；
步骤七，在所述中心网块与所述下翼梁的拼接处焊接第七焊缝。
所述第六焊缝和/或所述第七焊缝采用分段退焊法焊接完成。
所述分段退焊为分两段或两段以上退焊。
所述任一步骤完成之后，待温度冷却至80℃再进行下一步骤。
所述步骤三采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序，所述步骤四采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序。
焊接电流为160A～400A，焊接电压为18V～40V，气体流量为15L/min～25L/min。
优选地，焊接电流为170A～200A，焊接电压为18V～25V，气体流量为20L/min～25L/min。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
本发明的车轴纵臂有曲面和直面的结构，经过高精度的焊接，能承受较大的载荷和较高的应力。焊接顺序的合理编排与应用，可以有效地纠正车轴纵臂结构焊接变形。焊接的时候由于受应力作用焊件会变形，改变焊接顺序和方向，可以使应力相互抵消。该方法使焊缝能较自由地收缩，以最大限度地减少焊接应力，使内应力合理分布。选择合适的焊接参数：如焊接电流，电弧电压，焊接速度及气体流量等，都可以极大程度地达到消除或减少焊接变形的目的。
附图说明
图1是本发明的结构侧视示意图；
图2是本发明的结构仰视示意图；
图3是左纵臂的立体结构示意图；
图4是右纵臂的立体结构示意图；
图5是本发明的产品结构示意图；
图6是本发明的局部立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1，参照图3至图5，一种车轴纵臂结构，所述车轴纵臂为半挂车车轴的附件结构，该结构要求加工精度高、形变量小、尺寸精度高等特点，需要特别的焊接方法和顺序，才能保证符合设计要求。所述车轴纵臂结构包括衬套管1，一端焊接在所述衬套管1上的上翼梁2和下翼梁4，以及焊接在所述上翼梁2和所述下翼梁4中间的中心网块3；所述中心网块3一端面焊接在所述衬套管1上；所述中心网块3与主轴5拼接并焊接成型。所述下翼梁4为曲面结构，所述上翼梁2为直面结构；所述上翼梁2、所述下翼梁4以及所述中心网块3构成曲面工字结构。本车轴纵臂为钢材结构，且能承受较大载荷。
参照图1，一种车轴纵臂结构的焊接步骤为：
步骤一，在所述衬套管1和所述下翼梁4搭接处外侧焊接第一焊缝61；
步骤二，在所述衬套管1和所述上翼梁2搭接处外侧焊接第二焊缝62；
步骤三，在所述衬套管1和所述上翼梁2形成的夹角处焊接第三焊缝63；
步骤四，在所述衬套管1和所述下翼梁4形成的夹角处焊接第四焊缝64；
步骤五，在所述衬套管1和所述中心网块3的拼接处焊接第五焊缝65；
步骤六，在所述中心网块3与所述上翼梁2的拼接处焊接第六焊缝66；
步骤七，在所述中心网块3与所述下翼梁4的拼接处焊接第七焊缝67。
以上步骤中的第一焊缝61、第二焊缝62、第三焊缝63、第四焊缝64均为横向焊缝，即焊缝方向与衬套管的轴心线平行；第五焊缝65、第六焊缝66、第七焊缝67均为纵向焊缝，即焊缝方向与衬套管的轴心线垂直。
参照图1，按以上所述的焊接顺序进行焊接可有效地减少焊接变形。焊接完步骤一后，迅速将工件翻转焊接步骤二。步骤三和步骤四的焊接，焊接参数要选下限值，由于有中心网块的间隔，步骤三和步骤四均要采用对称焊接的方法，焊接方向均采用由外至里，且步骤三焊接完成后，在焊接步骤四时，要注意时间间隔的控制，适当的延长冷却时间，避免集中受热而产生大的变形。步骤五的焊接，要求严格按照对称的方式焊接，同时也要选择焊接参数的下限值，避免工件过度受热，而造成大的变形。
所述任一步骤完成之后，待温度冷却至80℃再进行下一步骤。每完成一个所述任一步骤，然后焊接另一侧的对应位置，再进行下一步骤。
所述步骤三采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序，所述步骤四采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序。
焊接电流为160A～400A，焊接电压为18V～40V，气体流量为15L/min～25L/min。
优选地，焊接电流为170A～200A，焊接电压为18V～25V，气体流量为20L/min～25L/min，这样能使得焊接变形量符合较小的值的要求。
例如，可以采用焊接电流为185A，焊接电压为20V，气体流量为20L/min；
参照图1至图6，下翼梁4、中心网块3和上翼梁2由结构形成一个“工字梁”形焊接结构，下翼梁4为一曲面形的结构，而上翼梁2为一直面形结构，从热涨冷缩原理上分析，直面局部受热要比曲面局部受的拉应力要大，因此，先焊接步骤六再焊接步骤七。步骤六和步骤七的焊接均要严格按照“工字梁”所排的焊接顺序号进行对称焊接，否则将产生较大的扭曲变形，使结构不能满足设计技术要求。
经过按焊接排序工艺进行焊接，半挂车轴纵臂的尺寸要求达到设计规定范围值，见表1。
序号 实测值
1 1.10
2 1.00
3 0.85
4 0.80
5 0.76
表1焊后衬套管与主轴平行度检测值
实施例2，参照图2，所述第六焊缝66和/或第七焊缝67采用分段退焊法，分两段或两段以上退焊。步骤六和步骤七均采用从图2的右向左分段焊接，例如分为两段焊接第六焊缝66，先从右向左的焊接左半段，再从右向左的焊接第七焊缝67的左半段；然后从右向左焊接第六焊缝66的右半段，最后从右向左的焊接第七焊缝67的右半段。当采用分两段以上的分段焊接时，也是采用相同的焊接顺序和方法依次焊接。在焊接上采用逐步退焊法，以保证获取小的焊接变形量。其余步骤和方法与实施例1相同。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车轴纵臂结构的焊接方法,所述车轴纵臂结构包括衬套管(1)，一端焊接在所述衬套管(1)上的上翼梁(2)和下翼梁(4)，以及焊接在所述上翼梁(2)和所述下翼梁(4)中间的中心网块(3)；所述中心网块(3)一端面焊接在所述衬套管(1)上，其特征在于焊接步骤依次为：
步骤一，在所述衬套管(1)和所述下翼梁(4)搭接处外侧焊接第一焊缝(61)；
步骤二，在所述衬套管(1)和所述上翼梁(2)搭接处外侧焊接第二焊缝(62)；
步骤三，在所述衬套管(1)和所述上翼梁(2)形成的夹角处焊接第三焊缝(63)；
步骤四，在所述衬套管(1)和所述下翼梁(4)形成的夹角处焊接第四焊缝(64)；
步骤五，在所述衬套管(1)和所述中心网块(3)的拼接处焊接第五焊缝(65)；
步骤六，在所述中心网块(3)与所述上翼梁(2)的拼接处焊接第六焊缝(66)；
步骤七，在所述中心网块(3)与所述下翼梁(4)的拼接处焊接第七焊缝(67)。
2.根据权利要求1所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述下翼梁(4)为曲面结构，所述上翼梁(2)为直面结构；所述上翼梁(2)、所述下翼梁(4)以及所述中心网块(3)构成曲面工字结构。
3.根据权利要求2所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述中心网块(3)与主轴(5)拼接并焊接成型。
4.根据权利要求1所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述第六焊缝(66)和/或所述第七焊缝(67)采用分段退焊法焊接完成。
5.根据权利要求4所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述分段退焊为分两段或两段以上退焊。
6.根据权利要求1‐5中任一项所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述任一步骤完成之后，待温度冷却至80℃再进行下一步骤。
7.根据权利要求4所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：所述步骤三采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序，所述步骤四采用分段跳焊法及交叉对称的焊接顺序。
8.根据权利要求1所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：焊接电流为160A～400A，焊接电压为18V～40V，气体流量为15L/min～25L/min。
9.根据权利要求1所述的一种车轴纵臂结构的焊接方法，其特征在于：焊接电流为170A～200A，焊接电压为18V～25V，气体流量为20L/min～25L/min。
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