自行车车架焊接工艺设计说明书.docx

自行车车架焊接工艺设计说明书成控0708班070201214高浩天1拟用的焊接方式某车辆厂长久以来主要采用液化石油气焊从事自行车前义、车架等的生产,积累了 一定的经验，但产品成本较高且焊接质量有时不够稳定.近年来，随着生产的发展 先后开发了BMX—20轻便自行车、人力三轮车和电动车车架等新产品，为了降低产 品成本，提高生产效率，企业考虑改用其他焊接方法首先考虑采用手工电弧焊, 但因其飞溅多、电流易击穿管壁，焊接质量不能保证而被放弃然后选用了C02 气体保护焊,并首先在BMX—20轻便车车架上应用2BMX-20自行车车架构件及其焊接要求2. 1车架构件及焊缝BMX—20自行车车架如图1所示.它由10种13件管、板类零件构成，其配套零件见表1需拼 装施焊的计有33条焊缝（直缝、环缝和曲线焊缝），多 数是“无2一前三角片7一立又板 &一中接头困1袤13—上管 4- 4管 5—王号 G一文又9-F又10-后三角接片BMX-20自行车车架BMX-2O车架零件疔号本件名存"配叁敢情联格 mm材的牌号11034X2.5Q21S2前三角片1SI.5Q2M53：025X 1. JQ21S41028X1.2Q2M55主借1025X 1.516Mn6立又2015X1Q21S7豆及血tM.SQ21S8中接头10 57X3.$Q215gTX2015X1Q215IQU三角法片2Q215接头〃（焊缝无堆起现象）的焊接结构。

22对施焊的主要要求(1)焊缝要有足够的强度,用250YPM偏心度250的凸轮，经4次冲击后，各焊接部位不得有裂纹、断裂和脱焊现象2)焊缝要均匀美观，无明显缺陷.(3)焊后车架变形要小，能保证各零件与主管的几何位置和相关尺寸公差；在施焊后免予校正或减少校正工作量3BMX - 20自行车车架C02气体保护焊的应用方案3.1拟用的焊接设备及辅助装置主要设备由焊机（包括焊接电源、控制系统等）、送丝机构、焊枪、供气装置等几部分组成1）焊机NBC—200型,其技术数据符合产品要求其中电源用硅整流式直流电源，它和旋转式电源相比具有性能好、无噪声、结构简单等优点电源的技术数据如表2所示.表2E巨源技术参数提前送气-1-2 S送生开始.焊接供电停止停丝焊接停电滞后停气（2）送丝电源电压工作电压调节范围焊接电流调节范用整流方式调压方式380 (V)14V-30V40A-200A三相桥全波抽头控制系统主要是对供气、送丝和供电等实施控制,控制程序如下:机构采用等速送丝系统，送丝方式为推丝式根据所选的焊丝直径（"0.8mm）,选用弹簧 钢丝软管,内径为“1.5mm,长度取2.5m左右3）焊枪选用手枪式焊枪使用前在喷嘴的内外表而涂以硅油，以便于清除飞溅物.（4）供气系统包括气瓶和附属供气装置。

附属供气装置包括电热式预热器、干燥器、减压器和3. 01 —1型浮标式流量计等，选用流量调节范围在0〜15L/min的气阀3. 2主要焊接材料（1） CO2气体液体状态的CO2采用钢瓶灌装，满瓶（80%容积）压力在5〜7MPa之间CO2气体中的水气是 主要的有害杂质，对焊缝质量有很大影响，过高的水气含量将导致焊缝产生气孔.为保证焊接 质量，要求所购CO2气体的纯度）99. 5%,水、氮含量不得超过0.1%但实际所购CO2气体一般达不到这一要求，含水量偏高，故规定施焊前现场采取下列措施:a.将新港气瓶倒置放水（放水结束仍将气瓶放正）：经倒置放水后的气瓶仍需先放气2〜3min“ b.当瓶中气压降至980kPa时，该气瓶不再使用这是因为当瓶中液态CO2全部挥发后气体压力降至980kPa时，CO2气体中所含的水分将是CO2气液两相共存时的3倍左右，继续使用将可能造成 焊缝气孔的产生•另外，为进一步降低CO2气体中的水分，在供气系统中设置了干燥器.(2)焊丝材料要求使用的焊丝具有较好的工艺性能和足够的机械性能及抗裂性能，减少焊缝金属中的含氧 量和防止产生气孔等.焊丝中须含有足够数量的硅、锌、铝等脱氧元素。

为减少飞溅，焊丝的 含碳量必须限制在0.1 %以下故选用焊丝牌号为H08Mn2SiA,焊丝表面镀铜，可防止生锈， 并改善焊丝导电性能，提高焊接过程的稳定性使用前要彻底清除焊丝表面的油及污垢 3o 3焊接规范确定CO2气体保护焊是一种熔化极电弧焊.其熔滴过渡形式主要有2种：短路过渡和细颗粒过渡形 式，一般前者适用于薄板(壁)件的焊接，故车架采用短路过渡同时采用细焊丝、小电流、 低电弧电压，可以提高短路频率,从而使焊接过程稳定，焊速快,焊接效率高，变形小，焊缝成 形好.由于短路过渡的电弧断续燃烧，所以电弧热量低，很适用于薄壁管材的各个位置的焊接 合理选择焊接规范是获得优良焊接质量和较高生产率的重要条件CO2气体保护焊的规范参 数主要包括焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝伸出长度、气体流量、电源极 性和回路电感等，根据BMX—20产品的要求，经过多次试焊比较后确定出如下比较适宜的焊 接规范：3. 3o 1焊丝直径焊丝的直径通常是根据焊件的厚薄、施焊的位置和效率等要求选择焊劫薄板或中厚板的全 位置焊缝时，多采用6mm以下的焊丝(称为细丝CO2气保焊)焊丝直径的选择残照下 表：表3焊丝直径的选择焊丝直径(mm)0o 5~00 80.8-1.01。

0~121.2 〜L61.6lo6-2.02.0~2.5熔滴过渡形式短路过渡细颗粒 过渡短路过渡细颗粒 过渡短路过渡细颗粒 过渡细颗粒 过渡可焊板厚(mm)0.4-32~42〜82-12272〉8>10施焊位置各种位置各种位置平焊、横 角平焊、横角平焊、横 角T -横角平焊、横角由车架的焊接要求(车架采用短路过渡同时采用细焊丝)，根据上表,最终确定焊丝直径为<1> 0.8mm.3. 3. 2焊接电流焊接电流的大小主要取决于送税速度送丝的速度越快，则焊接的电流就越大焊接电流对焊缝的熔深的影响最大当焊接电流为60〜25OA,即以短路过渡形式焊接时，焊缝熔深一般为 只有在300A以上时，熔深才明显的增大若电流过大，易击穿管壁初选焊接电流为60700A3o 3. 3电弧电压短路过渡时，则电弧电压可用下式计算：U=0a 04I+16±2 (V)U=0a 04* 100+16±2= 18-20V此时，焊接电流一般在200A以下，焊接电流和电弧电压的最佳配合值见表4可见焊接电流选择60~100A,焊接电压选取18〜20V时满足焊接电流和电弧电压的最佳配合 值当电流在200A以上时，则电弧电压的计算公式如下.U=0.04I+20±2 (V)此时，为细颗粒过渡。

表4c02焊短路过渡时焊接电流和电弧电压的最佳配合值焊接电流(A)70-120130〜170180-210220〜260电弧电压(V)平焊18 〜2L519.5-2320-2421 〜25仰焊和立焊18 〜1918 〜2118-223. 3. 4焊接速度半自动焊接时，熟练的焊工的焊接速度为18m/h~36m/h：自动焊时，焊接速度可高达150m/h0 可将焊接速度定为：15~40m/h3o 3. 5焊丝伸出长度一般的焊丝的伸出长度约为焊丝的直径的10倍左右，并随焊接电流的增加而增加由于选用了 d>o.8mm的焊丝，可将焊丝伸出长度定为3. 3. 6c02气体流量正常的焊接时，200A以下薄板焊接，CO2的流量为10L/min~25L/min.200A以上厚板焊接，CO2 的流量为15L/n1in~25L/n】in粗丝大规范自动焊为25L/n】in~50L/min考虑到焊接电流较小，最终选定CO2气体流量为8〜15L/ min小结：焊丝直径“08mm:焊接电流60〜100A（在等速送税的条件下，焊接电流与送丝速度 成正比）；电弧电压：18〜20V（电弧电压与焊缝成形有关，提高电弧电压，可使熔宽显著增 加，而熔深和加强高有所减小。

但过高或过低的电弧电压都将影响焊接过程和焊缝成形）：焊 接速度：15〜40m/h：焊丝伸出长度:8-10mm； CO2气体流量：8〜15L/min；电流极性： 直流反极性;回路电感：0.01-0. 08mH；产品装配间隙见图2所示.3. 4焊接工程图根据目前的0.3® 2CCO. 5产品的婵接装纪间隙iCW0.5序及流生产规模（月产1万辆左右）采用半自动焊接规范，设计工序是在考虑具有装夹工装，由手工装夹后实 施分工序焊接的情况下制定的焊接工序先后示意如下：圈I车架叔三角I1I车架后三角I f丽一国一所］一砌f岛验入一工艺参数流程图如下：3o 5焊接质量的控制方法和措施3o 5.1气孔的影响1、气孔对焊缝质量的危害气孔的产生对焊缝的性能有很大的影响，不仅减小焊缝的有效工作截而，使焊缝力学性能下 降，而且破坏了焊缝的致密性,容易造成容器泄漏，气孔严重时，会使金属结构在工作时破坏, 造成重大人身伤害，因此，我们在焊接中应避免气孔的产生2、气孔产生的原因及防止措施焊缝中产生气孔的根本原因是熔池金属中的气体在冷却结晶过程中来不及逸出造成的CO2 气保焊时，熔池表面没有熔渣覆盖，CO2气流又有冷却作用，因此，结晶较快，容易在焊缝中产 生气孔。

同时如果使用化学成分不合格的焊丝、纯度不符合要求的CO2气体及不正确的焊接 工艺，焊缝中就更容易产生气孔.C02气保焊的气孔一般有三种，即CO气孔、H2孔和N2孔1)一氧化碳气孔的产生主要是因为焊丝中脱氧元素不足，使大量的FeO不能还原而溶于金属中，在熔池结晶时发生 反应：FeO+C=Fe+CO t这样，所生成的co气体若来不及逸出，就会在焊缝中形成气孔.因此，应保证焊丝中含有足 够的脱氧元素Mn和Si,并严格限制焊丝中的含碳量，就可以减小产生CO气孔的可能性C02 气保焊时，只要焊丝选择适当，产生CO气孔的可能性不大2)氢气孔的产生氢的来源主要是焊丝和焊件表面的铁锈、水分和油污等杂质，以及CO2气体中含有的水分, 如果熔池金属溶入大量的氢存在，就可能形成氢气孔为防止产生氢气孔，应尽量减少氢的来源，焊前要适当清除焊丝和焊件表面的杂质，并需 对C02气体进行提纯与干燥处理此外，由于C02气保焊的保护气体氧化性很强，增加了焊 接区域氧的分压，使自由状态的氢被氧化而生成不溶于金属的水蒸汽，从而减弱了氢的有害作 用.所以CO2气体保护焊产生氢气孔的可能性较小3)氮气孔的产生当C02气流的保护效果不好，如C02气流量太小、焊接速度过快、喷嘴被飞溅堵塞等，以 及C02气体纯度不高而含有一定量的空气时，空气中的氮就会大量熔于熔池金属中，当熔池 金属结晶凝固时，氮在金属中的溶解度突然降低，来不及从熔池中逸出，便形成氮气孔。

所 以，必须保证保护气流在焊接过程中稳定而可靠.根据。