| 标题 | 铝合金车体大部件焊接变形的影响因素 |
| 范文 | 唐海鹰 程春磊 王方荣 张京文 解鹏 摘 要：车体大部件包括车顶、侧墙、地板以及其他大部件，该文通过不同的试验方法对车顶、侧墙和地板这三大部件的焊接变形进行同级对比和分类对比，从而得出影响车体大部件焊接变形的因素。通过试验得出结论：车体大部件焊接变形與焊接顺序有关；车体大部件焊接变形与部件本身外形轮廓有关；车体大部件焊接变形与自身设计结构等因素有关。 关键词：车体大部件；焊接工艺；焊接变形；影响因素 中图分类号：TG457 文献标志码：A 0 前言 在焊接过程中由于急剧的非平衡加热及冷却，结构将不可避免地产生焊接变形。焊接变形是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素。根据多年的工程实践经验，该文针对铝合金车体所用型材6005A，结合车顶、侧墙、地板等各大部件的实际生产焊接工艺进行分析总结，探索车体各大部件焊接变形的影响因素以及变化规律，为得出与部件相匹配的反变形量提供依据，从而缩短工艺准备周期，节约工艺试验成本；减少实际生产中焊接变形造成焊件尺寸、形状的变化，减少焊后调修工作，提高生产效率。 1 车体大部件焊接变形 车体大部件焊接完成后，主要产生2个方向的变形，分别为纵向收缩引起的挠曲变形以及横向收缩引起的弯曲变形。由于车体大部件纵向长度约为部件本身横向宽度的7倍以上，且所有大部件焊接过程中采用压紧装置在通长范围内均布压紧，因此纵向焊缝收缩引起的挠曲变形在实际焊接过程中可以忽略不计。该文主要试验分析车体大部件横向焊接变形的影响因素。 2 车体大部件试验工艺 2.1 试验材料 试验涉及车体大部件车顶、侧墙、地板，各大部件所用型材材质均为6005A-T6。所有大部件均由5块挤压型材通长焊接而成，各部件长度均为25 m。 车顶、侧墙、地板，各大部件均为8条焊缝；按统一规律对各焊缝编号，先进行反位焊接，编号5～8，后进行正位焊接，编号1～4，如图1所示。 2.2 焊接工艺 车顶、侧墙、地板，各大部件均采用双手臂自动焊接设备进行焊接；采用同样的焊接顺序，均为先反位，后正位，先中间，后两侧，即依次为6＼7、5＼8、2＼3、1＼4；各大部件所有焊缝焊接方向均相同。所有部件均采用MIG焊，双丝焊接，焊接规范见表1。 保护气体采用99.999%的高纯氩，所有焊缝采用相同的坡口形式，如图2所示。 2.3 试验方法 该试验采用反变形试验法以及经验值类比法进行，即分别给车顶、侧墙、地板在焊前预制反变形，对比试件焊后变形与理论轮廓差值的大小，找出合适的反变形数值，再通过数据对比，从而得出焊接变形的影响因素和变化趋势。 3 焊接变形的影响因素 3.1 焊接顺序对变形量的影响 焊接顺序对车体大部件焊接变形量影响的分析，以地板为例进行试验。采用理论平面，先进行反位焊接，焊后测得向反位翘曲5 mm；而后进行正位焊接，焊后测得向正位侧翘曲10 mm。如图3所示。 由此得出结论，车体大部件后焊接面变形大于先焊接面。 3.2 轮廓形状对变形量的影响 工件轮廓形状对车体大部件焊接变形量影响的分析，采用反变形试验法。 车顶、侧墙、地板各大部件的预制反变形量和焊后变形量见表2。 根据表2，我们可以得出结论，车顶、侧墙、地板等各大部件的轮廓形状对变形量有影响，且轮廓曲率越大，变形越大。 3.3 母材设计结构对变形量的影响 母材设计结构对车体大部件焊接变形量影响的分析，以侧墙为例进行试验。 对不同型材截面的侧墙2采用反变形法，以现有侧墙的最佳反变形量为基础，对比分析2种侧墙的试验数据。侧墙与侧墙2型材内筋分布位置大体相同，接头形式相同，但型材截面内筋板厚不相同，如图4所示。 侧墙2反位焊接完成以后，使其处于正位放置状态，对其在焊接面的5～8#焊缝位置预制反变形，焊接前预制反变形位置及工件状态与之前试验的侧墙完全相同，测量并记录侧墙2的焊后变形量，两种侧墙的预制反变形和焊后变形量对比值见表3。 根据以上表格，我们可以得出结论，大部件设计结构对变形量有影响，且型材截面型腔内筋壁厚越大，变形越大。 4 结论及应用 根据上述车顶、侧墙、地板等车体大部件焊接变形的试验，分析得出结论，如下因素对车体大部件焊接变形有影响： （1）车体大部件焊接顺序影响焊后工件变形量；且车体大部件后焊接面变形量大于先焊接面变形量。 （2）车体大部件外形轮廓影响焊后工件变形量；且车体大部件外形轮廓弧度曲率越大，焊接变形量越大。 （3）车体大部件的型材截面内筋尺寸影响焊后工件变形量；且型材截面内筋板厚越大，焊接变形越大。 通过上述车体大部件焊接变形影响因素的试验可知，车体大部件焊接变形是有一定规律可循的，并且反变形方法是对车体大部件进行焊接变形控制的最有效工艺方法之一，只要根据相应的变形规律，采用合适的反变形量，可以保证车体大部件焊后变形与理论轮廓差值控制在1mm以内。 参考文献 [1]中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2007：150. [2]田锡唐.焊接结构[M].北京：机械工业出版社，1993：28-30. [3]江建华，陆皓，魏良武.固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用[J].焊接学报，2002（6）：36-40. |
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