一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺制造技术

技术编号:19726529 阅读:23 留言:0更新日期:2018-12-12 01:43
本发明专利技术公开了一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,包括待焊工件表面处理步骤、焊接步骤和焊缝缺陷检查步骤,采用ER4043焊丝和99.99%的氩气保护气体进行单道焊MIG焊接。本发明专利技术的汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,不仅可以大幅降低铝合金焊接接头气孔焊接热裂纹数量,而且焊缝成形良好、焊接变形量小、焊接接头强度高,从而有效提升铝合金横梁的MIG焊接品质,保证焊接质量稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺
本专利技术涉及一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺。
技术介绍
近些年,随着全球气候变暖,国家节能减排降耗的政策不断推出,为了响应国家的政策,国家和汽车厂都在大力开发纯电动汽车。对于电动汽车,为了在原有电量的基础上,如何增加电动汽车的续航里程,汽车轻量化已经是一种趋势。越来越多的中高端车上面开始大量采用铝合金结构件。车辆用铝合金的焊接成为新的研究热点,以往传统是铁板冲压焊接工艺进行生产焊接横梁,本专利技术介绍一种新型的铝合金材料的汽车仪表板横梁总成的焊接工艺。因为铝的密度是铁的三分之一,应用铝合金材料能大幅度减轻其质量。与此同时,客户对汽车性能的要求也越来越严格,仪表板横梁总成是仪表板系统的支撑骨架,仪表板系统相对复杂,需要提供驾驶操纵、安全及舒适性功能且便于操作,因此,其操作稳定性、结构耐久性、使用安全性直接影响消费者对汽车的整体质量评价。此新型全铝汽车仪表横梁总成的结构设计通过运用新材料新型结构大幅度减轻其质量,而且又能满足车辆模态分析等性能要求。对于仪表板横梁总成来说,在厚度等条件不变的情况下,横梁的的管径越大,强度越高,所以在设计过程中为了满足强度要求,需要保证横梁的管径大小。对于一般车来说,方向盘一侧的横梁由于需要安装方向盘等重件,需要横梁的管径设计很大,所以通常横梁的管径设计很大,这样的设计方式相对于仪表板横梁来说浪费了材料。仪表板横梁上面需要焊接有方向盘安装支架,在仪表板横梁上焊接方向盘安装支架,会存在夹具设计复杂、焊接效率低、焊接质量不好、坏件率高等问题。因此,提供一种能够根据整车的结构形式,设计成框架结构,然后将各部件之间焊接连接,减少焊接工序和后期加工工序,提高生产效率,降低汽车的整备重量的框架式铝合金横梁及其焊接工艺是本专利技术亟需解决的问题。铝合金具有重量轻、比强度高、耐腐蚀等优点,在化工容器、航空航天、船舶车辆、电力电子等行业日益得到广泛应用。针对铝合金所进行的焊接方法和工艺研究,日益引起人们的重视。由于铝合金的比热容和导热系数都很大,焊接变形大,通常采用的都是能量集中的焊接方法,如钨极氩弧焊(tungsteninertgas,简称:TIG焊)、等离子弧焊、激光焊、电子束焊和熔化极惰性气体保护焊(metalinert-gaswelding,简称:MIG焊)等,MIG焊焊接铝合金与TIG焊相比,采用连续送丝,保证了电流密度较大,焊丝熔化速度较快,不需要频繁停机,从而提高了焊接生产效率,在铝合金焊接生产中获得较广泛应用,铝合金焊接品质是决定汽车关键部件长期安全运行的基础,对于提高汽车的运行寿命具有重要意义。作为汽车制造的关键工艺,铝合金的焊接有着非常重要的地位。如何提高铝合金的焊接品质成为铝合金车用横梁部件制造中的关键。铝合金作为轻量化部件的关键材料,铝合金焊接结构具有重量轻、耐腐蚀、加工性能优异、易于连接而在诸多领域大量应用。由于铝合金的热膨胀系数大、弹性模量小,焊接变形问题相当突出,严重影响结构的制造精度和使用性能。铝合金汽车仪表板横梁自身拘束度小,再加上铝合金热膨胀系数较大,传统的热输入量较大的焊接方法容易出现熔池下塌或烧穿,容易产生难以矫正的波浪变形。现阶段,我国汽车部件生产厂家大量引进国外先进焊接设备,但对汽车仪表板横梁铝合金的MIG焊接的理论研究较少,缺乏指导生产的相关方面理论,导致焊接产品质量稳定性差。现有技术中关于铝合金的焊接特性表明其焊接难点在于:(1)极易氧化。在空气中,铝容易同氧化合,生成致密的三氧化二铝薄膜(厚度约0.1-0.2μm),熔点高(约2050℃),远远超过铝及铝合金的熔点(约600℃左右)。氧化铝薄膜的表面易吸附水分,焊接时,它阻碍基本金属的熔合,极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷,引起焊缝性能下降。(2)易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢,由于液态铝可溶解大量的氢,而固态铝几乎不溶解氢,因此当熔池温度快速冷却与凝固时,氢来不及逸出,容易在焊缝中聚集形成气孔。(3)焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍,易产生较大的焊接变形的内应力,对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。(4)合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素(如镁、锌、锰等),在高温电弧作用下,极易蒸发烧损,从而改变焊缝金属的化学成分,使焊缝性能下降。实践表明,使用常规方法进行MIG焊接,其质量很难保证。主要表现在:一是易产生裂纹。裂纹形式有纵向裂纹、横向裂纹(往往扩展到基体金属),还有根部裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹将使结构强度降低,甚至引起整个结构的突然破坏,因此是完全不允许的。二是焊接气孔较多。按其种类,铝焊缝中的气孔主要有表面气孔、弥散气孔、局部密集气孔、单个大气孔、根部链状气孔、柱状气孔等。气孔不但会降低焊缝的致密性,减小接头的承载面积,而且使接头的强度、塑性降低,特别是冷弯角和冲击韧性降低更多,必须加以防止。三是易出现未熔合现象。未熔合即是熔焊时,焊道与母材间或焊道与焊道之间,未完全熔化结合的部分。由于这些缺陷的存在,影响了铝合金材料的汽车仪表板横梁的总体质量,对汽车横梁安全构成了隐患,必须全力予以克服。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷,提供一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,不仅可以大幅降低铝合金焊接接头气孔焊接热裂纹数量,而且焊缝成形良好、焊接变形量小、焊接接头强度高,从而有效提升铝合金横梁的MIG焊接品质,保证焊接质量稳定性。实现上述目的的技术方案是:一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,包括以下步骤:S1,待焊工件表面处理步骤:待焊工件不预热,直接采用有机溶剂除去待焊工件表面的油污和灰尘,接着清洗去除待焊工件表面氧化膜;S2,焊接步骤:经过步骤S1处理的待焊工件在24小时内采用ER4043焊丝和99.99%的氩气保护气体进行单道焊MIG焊接,焊接过程中焊工戴白色的焊工手套,且MIG焊接(metalinert-gaswelding,熔化极惰性气体保护焊)时将焊接线能量控制在4.0~5.0KJ/cm之间,环境湿度控制在≤70%;S3,焊缝缺陷检查步骤:对焊接后的工件的气孔缺陷用钢丝刷或风铲去除。上述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,所述步骤S1中,所述有机溶剂采用汽油、煤油、丙酮、三氯乙烯或四氯化碳。上述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,所述步骤S1中,采用化学方法清洗去除待焊工件表面氧化膜,具体包括以下步骤:S11,碱洗步骤:待焊工件采用40~70℃的5%~10%的NaOH溶液碱洗3min~7min,然后用流动清水冲洗待焊工件;S12,酸洗步骤:接着将待焊工件采用室温至60℃的30%的HNO3溶液酸洗约1~3min后,用流动清水冲洗待焊工件;S13,烘干步骤:再用手持式吹风机吹干待焊工件后,将待焊工件放入烘箱中于100℃的温度下烘干即可。上述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,所述待焊工件由纯铝材料制成时,用40~70℃的5%~10%的NaOH溶液碱洗待焊工件的时间延长但不超过20min。上述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,所述步骤S1中,若待焊工件为大件,采用机械方法清洗去除待焊工件表面氧化膜,具体包括以下步骤:采用不锈钢丝或铜丝轮刷将待焊工件的待焊坡口及其两侧至少本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,其特征在于,包括以下步骤:S1,待焊工件表面处理步骤:待焊工件不预热,直接采用有机溶剂除去待焊工件表面的油污和灰尘,接着清洗去除待焊工件表面氧化膜;S2,焊接步骤:经过步骤S1处理的待焊工件在24小时内采用ER4043焊丝和99.99%的氩气保护气体进行单道焊MIG焊接,焊接过程中焊工戴白色的焊工手套,且MIG焊接时将焊接线能量控制在4.0~5.0KJ/cm之间,环境湿度控制在≤70%;S3,焊缝缺陷检查步骤:对焊接后的工件的气孔缺陷用钢丝刷或风铲去除。

【技术特征摘要】
1.一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,其特征在于,包括以下步骤:S1,待焊工件表面处理步骤:待焊工件不预热,直接采用有机溶剂除去待焊工件表面的油污和灰尘,接着清洗去除待焊工件表面氧化膜;S2,焊接步骤:经过步骤S1处理的待焊工件在24小时内采用ER4043焊丝和99.99%的氩气保护气体进行单道焊MIG焊接,焊接过程中焊工戴白色的焊工手套,且MIG焊接时将焊接线能量控制在4.0~5.0KJ/cm之间,环境湿度控制在≤70%;S3,焊缝缺陷检查步骤:对焊接后的工件的气孔缺陷用钢丝刷或风铲去除。2.根据权利要求1所述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,其特征在于,所述步骤S1中,所述有机溶剂采用汽油、煤油、丙酮、三氯乙烯或四氯化碳。3.根据权利要求1所述的一种汽车铝合金仪表板横梁的焊接工艺,其特征在于,所述步骤S1中,采用化学方法清洗去除待焊工件表面氧化膜,具体包括以下步骤:S11,碱洗步骤:待焊工件采用40~70℃的5%~10%的NaOH溶液碱洗3min~7min,然后用流动清水冲洗待焊工件;S12,酸洗步骤:接着将待焊工件采用室温至60℃的30%的HN...

【专利技术属性】
技术研发人员:仇明杰刘立峰
申请(专利权)人:上海和达汽车配件有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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