CN112958885B - 一种氧传感器底座的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传感器焊接技术领域，具体涉及一种氧传感器底座的焊接方法；首先制作坡口，然后采用冷焊机在焊道处焊接一圈，冷焊焊接起定位、首次密封及消除对接间隙的作用，最后采用电弧焊接，用于解决氧传感器底座与催化器本体的焊接难题，同时，也是一种控制薄板件与结构件高质量焊接的工艺方法。

Description

一种氧传感器底座的焊接方法
技术领域
本发明属于传感器焊接技术领域，具体涉及一种氧传感器底座的焊接方法。
背景技术
催化器总成是将汽车燃料消耗产生的三种有毒气体变为无害的CO2、 H2O、N2，作为尾气排放出去，是汽车环保的重要装置。一般催化器总成由端椎、催化器本体、波纹管、连接管、传感器座等组成，常用材料为不锈钢，通过焊接方式连接各分体单元。
氧传感器底座一般为直径20-40mm的不锈钢圆柱体，催化器本体由不锈钢壳体、白载体、减震层、催化剂等组成，催化器总成生产中，需要将氧传感器底座焊接到催化器壳体上如图2所示。
氧传感器底座壁厚5-12mm，催化器本体的壳体一般厚度1mm-2mm，两者厚度差别较大，现有焊接工艺采用电弧焊一次焊接成型，生产过程中，电流太大易造成催化器壳体焊漏，电流太小氧传感器连接强度不足，因此可适用的焊接工艺窗口选择很窄，电流的波动、焊接表面状态的差异、焊接间隙的波动均会导致催化器壳体产生焊漏等缺陷，废品率高，焊接飞溅大，内部飞溅没有清理空间，飞溅的焊渣清理困难，具体说明氧传感器底座与催化器本体焊接难点及问题为：
1.焊接飞溅尽可能小。
该处焊缝对焊接飞溅非常敏感，一方面，焊接产生的焊渣附着到氧传感器座及周边区域，有可能影响传感器信号传递准确性，另一方面，催化器本体为封闭筒形结构，如果有焊渣飞溅到催化器壳体内部，焊渣无法自动排出，人工清理也很难操作，残留的焊渣对催化器使用寿命和NVH性能达成造成隐患。
2.焊缝要保证连接强度，气密性要求高。
催化器总成为气体处理装置，总成整体连接强度及气密性要求高，氧传感器底座与催化器本体的焊缝也同样有连接强度及气密性要求。氧传感器底座一般厚度6-12mm，催化器本体的壳体一般厚度1.5mm-2mm，两者厚度差别较大，因此焊接工艺窗口选择很窄，电流的波动、焊接表面状态的差异、焊接间隙的波动均会导致催化器壳体产生焊漏等缺陷。
催化器本体是催化器总成性能达成最重要的零件，零件质量要求高，单件成本高，企业对于零件质量及合格率关注度极高，因此，需要开发一种性能更优、飞溅更少、合格率更高的焊接工艺方法。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种氧传感器底座的焊接方法，用于解决氧传感器底座与催化器本体的焊接难题，同时，也是一种控制薄板件与结构件高质量焊接的工艺方法。
一种氧传感器底座的焊接方法，包括如下步骤：
步骤一,在氧传感器底座1底部外圈加工坡口11，坡口11的高度为氧传感器底座1高度的三分之一，且坡口11与氧传感器底座1底面之间的夹角为 45°；
步骤二，将氧传感器底座1和催化器本体2放置在焊接夹具上，使得氧传感器底座1和催化器本体2分别与夹具贴合，且氧传感器底座1的底面与催化器本体2的顶面贴合，再将氧传感器底座1固定压紧在催化器本体2上；
步骤三，采取冷焊机对氧传感器底座1的坡口11和催化器本体2的顶部进行高频脉冲连续点焊焊接，按照顺时针或逆时针逐层焊接2-4层，直至坡口11 被焊缝3全部填满；
步骤四，使用MIG焊机对步骤三焊接后形成的焊缝3进行电弧焊焊接。
所述步骤一中坡口11为单边V型坡口，其高度为该单边V型坡口的顶点距离氧传感器底座1底面之间的垂直距离。
所述步骤二中脉冲电流为15-35A，冷焊过程使用不锈钢焊丝进行填丝，且焊前对焊丝进行预热，预热温度为30-50℃。
所述步骤四中电弧焊焊接所用焊丝为直径0.8mm-1.2mm的不锈钢焊丝，焊丝无需预热，焊接电流为90-150A，焊接速度为0.8m/min-1.3m/min,保护气采用氩气或氦气，气体流量为10L/min。
本发明的有益效果：
一、焊接飞溅小，焊接稳定性高。
二、焊接变形小，催化器总成尺寸精度高。
三、产品气密性好，零件生产合格率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的氧传感器底座的结构示意图。
图2为本发明焊接时的示意图。
其中：1氧传感器底座；11坡口；2催化器本体；3焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
一种氧传感器底座的焊接方法，包括如下步骤：
步骤一,在氧传感器底座的焊接接头部位加工坡口
在氧传感器底座1底部外圈加工坡口11，坡口11的高度为氧传感器底座1 高度的三分之一，且坡口11与氧传感器底座1底面之间的夹角为45°；
焊接前在氧传感器底座一侧加工焊接坡口,以保证焊缝的良好焊接性。焊接坡口尺寸b＝1/3t，α＝45°，见图1。
采用本发明所用焊接方法，合理的坡口设计及加工非常重要。
步骤二：焊接匹配
将氧传感器底座1和催化器本体2放置在焊接夹具上，使得氧传感器底座 1和催化器本体2分别与夹具贴合，且氧传感器底座1的底面与催化器本体2 的顶面贴合，再将氧传感器底座1固定压紧在催化器本体2上；
检查氧传感器底座1和催化器本体2是否分别与夹具贴合、两个零件之间是否贴合，如贴合状况良好，则进行下一步焊接。如贴合不好，更换零件或修整氧传感器底座1，使二者贴合。调试完毕后，固定压紧。
步骤三：采用冷焊工艺将氧传感器底座1和催化器本体2焊接，主要起定位及焊接打底作用，本发明涉及的焊接工艺，分两步完成，第一步采用冷焊工艺，第二部采用电弧焊工艺。
采取冷焊机对氧传感器底座1的坡口11和催化器本体2的顶部进行高频脉冲连续点焊焊接，按照顺时针或逆时针逐层焊接2-4层，直至坡口11被焊缝3 全部填满；
焊接第一步采用冷焊定位的好处有：
(1)冷焊的原理是瞬间放电融化母材金属，加热时间极短，热输入量小，因此在焊接过程中不易变形，热影响区小，不会发生母材焊漏、击穿现象。催化器总成中有多处空心薄壁连接管需要焊接，采用传统氩弧焊焊接方法，起弧处极易焊漏、击穿，影响总成气密性。
(2)采用本发明所用的焊接方法，第一步采用冷焊焊接，第二步采用氩弧焊焊接，通过双层焊缝，保证了焊缝气密性。
(3)冷焊焊缝平整美观，冷焊实施后，可以有效去除被焊工件间的搭接台阶及搭接间隙，为第二序氩弧焊焊接提供更有利的焊接条件，从而保证形成性能更加优良的焊缝，并有效控制氩弧焊焊接时的飞溅产生。
步骤四，使用MIG焊机对步骤三焊接后形成的焊缝3进行电弧焊焊接。
焊后进行气密性和三坐标检测，气密性检测为了保证氧传感器1和催化器本体2之间的焊接处为密封状态，三坐标检测为了保证氧传感器底座1和催化器本体2的位置关系准确，同时，为了保证氧传感器1和催化器本体2之间的连接强度，每百台做破坏性试验，抽检焊缝金相。
所述步骤一中坡口11为单边V型坡口，其高度为该单边V型坡口的顶点距离氧传感器底座1底面之间的垂直距离。
所述步骤二中脉冲电流为15-35A，冷焊过程使用不锈钢专用焊丝进行填丝，且焊前对焊丝进行预热，预热温度为30-50℃。焊接操作时，钨极针尖和母材(氧传感器底座1与催化器本体2交接处)的距离为1mm-1.5mm。
所述步骤四中电弧焊焊接所用焊丝为直径0.8mm-1.2mm的不锈钢专用焊丝，焊丝无需预热，焊接电流为90-150A，焊接速度为0.8m/min-1.3m/min, 保护气采用氩气或氦气，气体流量为10L/min。
氧传感器底座1是一个小圆柱，步骤三绕着氧传感器底座1焊一圈，步骤四绕着氧传感器底座1再焊一圈，都焊完了就算结束。
传统的电弧焊一次焊接成形方式同样能解决氧传感器和壳体焊接的问题，但是二者达成的效果不一样，产品报废率也不一样，本发明是一种在达成产品高性能要求前提下，尽可能降低产品报废率的方法。
本发明方法是一种冷焊和电弧焊复合焊接方法，首先采用冷焊机在焊道处焊接一圈，冷焊焊接起定位、首次密封及消除对接间隙的作用。第二步采用电弧焊接。在实施过程中，焊接处的接头结构处理、焊丝预热、冷焊实施方法等均为关键步骤，缺一不可。
冷焊是利用储能式高频脉冲，瞬间放电产生热量，形成瞬时电弧，使被焊工件融合在一起，达到冶金结合的焊接方法，一般用于铸件修复、模具修复及部分薄板产品的焊接。其优点是热输入量小，焊接变形小，材料兼容性强。缺点是焊缝熔深小，焊接连接强度有限，不适用于高强度连接要求的部件，其焊接过程一般是单点放电，通过一个一个的“点”连成长条焊缝，焊接速度慢。
电弧焊焊缝强度高，气密性高，但是热输入量大，焊接变形大，焊接薄板时，如电流过大，容易产生焊漏、击穿等缺陷。本发明方法将两种焊接工艺结合，取长补短。焊接飞溅小，变形小，气密性好，生产过程中零件报废率低。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (1)

1.一种氧传感器底座的焊接方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，在氧传感器底座（1）底部外圈加工坡口（11），坡口（11）的高度为氧传感器底座（1）高度的三分之一，且坡口（11）与氧传感器底座（1）底面之间的夹角为45°；
步骤二，将氧传感器底座（1）和催化器本体（2）放置在焊接夹具上，使得氧传感器底座（1）和催化器本体（2）分别与夹具贴合，且氧传感器底座（1）的底面与催化器本体（2）的顶面贴合，再将氧传感器底座（1）固定压紧在催化器本体（2）上；
步骤三：采取冷焊机对氧传感器底座（1）的坡口（11）和催化器本体（2）的顶部进行高频脉冲连续点焊焊接，按照顺时针或逆时针逐层焊接2-4层，直至坡口（11）被焊缝全部填满；
步骤四，使用MIG焊机对步骤三焊接后形成的焊缝进行电弧焊焊接；
所述步骤一中坡口（11）为单边V型坡口，其高度为该单边V型坡口的顶点距离氧传感器底座（1）底面之间的垂直距离；
所述步骤二中脉冲电流为15-35A，冷焊过程使用不锈钢焊丝进行填丝，且焊前对焊丝进行预热，预热温度为30-50℃；
所述步骤四中电弧焊焊接所用焊丝为直径0.8mm-1.2mm的不锈钢焊丝，焊丝无需预热，焊接电流为90-150A，焊接速度为0.8m/min-1.3 m/min,保护气采用氩气或氦气，气体流量为10L/min。
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